TP de cinétique chimique - Réactions et méthodes

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Questions and Answers

Quel est l'objectif principal du TP de cinétique chimique?

  • Déterminer le pH de la solution
  • Comprendre les principes de cinétique chimique (correct)
  • Mesurer la température de la réaction
  • Évaluer la solubilité des composés

Quel produit est formé lors de la réaction d'oxydation des ions iodure par l'eau oxygénée?

  • Iodure de sodium
  • Diiode (I2) (correct)
  • Oxygène
  • Acide iodique

Quel type de milieu est utilisé pour l'oxydation des ions iodure dans ce TP?

  • Milieu alclique
  • Milieu acide (correct)
  • Milieu neutre
  • Milieu basique

Quel est l'agent réducteur utilisé pour réduire I2 en fonction du temps?

<p>Thiosulfate de sodium (A)</p> Signup and view all the answers

Comment la progression de la réaction est-elle suivie durant le TP?

<p>Par dosage d'oxydo-réduction (D)</p> Signup and view all the answers

Quel changement de couleur indique la formation de diiode durant la réaction?

<p>Brune sans indicateur ou bleue intense (D)</p> Signup and view all the answers

En quelle année universitaire sont organisés ces travaux pratiques?

<p>2024/2025 (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la méthode d'évaluation prévue après les T.P.?

<p>Examen écrit et contrôle oral (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'expression correcte de la vitesse de la réaction en fonction de K et des concentrations molaires [EDTA] et [Cr3+] ?

<p>v = K[EDTA][Cr3+] (A)</p> Signup and view all the answers

Comment peut-on simplifier la loi de vitesse en comparant les concentrations molaires initiales [EDTA]0 et [Cr3+]0 ?

<p>[Cr3+]0 est négligeable par rapport à [EDTA]0. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle relation est déduite selon la loi cinétique intégrée concernant [Cr3+]0, [Cr3+], K obs et t ?

<p>K obs = ln([Cr3+]0/[Cr3+]) / t (B)</p> Signup and view all the answers

Comment exprimer A0, At et A selon la loi de Beer-Lambert ?

<p>A = ε * l * C (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le résultat lorsque l'on trace la courbe ln(A − A0 / A − At) en fonction du temps t ?

<p>La courbe est linéaire indiquant une réaction d'ordre un. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la forme de la loi de vitesse dans les conditions opératoires retenues ?

<p>v = [OH-]α+β (D)</p> Signup and view all the answers

Comment la concentration d’ion hydroxyde affecte-t-elle la vitesse de réaction ?

<p>Elle augmente la vitesse quadratiquement. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle méthode peut être utilisée pour suivre l’évolution temporelle de la réaction de saponification ?

<p>Titrage (C)</p> Signup and view all the answers

Que représente l'ordonnée à l'origine du tracé de 1/Ct en fonction du temps ?

<p>1/C0 (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet de l'hydrolyse basique sur l'ion hydroxyde et l'ion acétate ?

<p>Un ion hydroxyde est consommé et un ion acétate est créé. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la forme de l'égalité que l'on obtient après séparation des variables ?

<p>d[OH-]/dt = -k[OH-]2 (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle caractéristique graphique indique que la réaction est d'ordre global 2 ?

<p>Une droite avec un coefficient directeur positif. (D)</p> Signup and view all the answers

Quels indicateurs physiques sont souvent utilisés pour suivre une réaction ?

<p>La conductivité et le pH (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation entre la conductivité σ et les ions présents dans une solution?

<p>La conductivité σ d’une solution dépend de la nature des ions et de leurs concentrations. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle des ions Na+ dans la conductivité ionique?

<p>Ils contribuent à la conductivité même s'ils ne réagissent pas. (D)</p> Signup and view all the answers

À quel moment est-il impossible d'évaluer σ0?

<p>Après que 0.5ml d'acétate d'éthyle ait été ajouté. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'objectif principal de l'inventaire des ions dans une solution lors de l'étude de la conductivité?

<p>Comprendre l'impact de chaque ion sur la conductivité globale. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel appareil est utilisé pour mesurer la conductivité d'une solution?

<p>Un conductimètre. (B)</p> Signup and view all the answers

Comment la concentration de NaOH préparée est-elle exprimée?

<p>0.005 M. (B)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi est-il important de maintenir une agitation régulière pendant la mesure de la conductivité?

<p>Pour assurer une distribution uniforme des ions dans la solution. (A)</p> Signup and view all the answers

Que signifie σ∞ dans le contexte de la conductimétrie?

<p>La conductivité mesurée lorsque la réaction est considérée comme totale. (C)</p> Signup and view all the answers

Que se produit-il lorsque du thiosulfate est ajouté à la solution contenant du diiode?

<p>La solution devient incolore. (B)</p> Signup and view all the answers

Quels facteurs influencent le choix de la méthode expérimentale pour déterminer les lois de vitesse?

<p>Les conditions stœchiométriques et l'exploitation des résultats. (B)</p> Signup and view all the answers

Lors de l'ajout de l'eau oxygénée dans l'expérience, quel est l'instant t0?

<p>L'instant où l'eau oxygénée est ajoutée. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel rôle joue l'acide sulfurique dans l'expérience?

<p>Il fournit un environnement acide pour la réaction. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la conséquence de l'injection d'un réactif en large défaut par rapport aux autres?

<p>Cela permet de déterminer l'ordre partiel de ce réactif. (C)</p> Signup and view all the answers

Combien de gouttes d'empois d'amidon sont ajoutées dans le bécher?

<p>5 à 10 gouttes. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'ordre global de la réaction basé sur les ordres partiels de H2O2, I- et H3O+?

<p>La somme des ordres partiels. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'équation chimique associée à la saponification de l'acétate d'éthyle impliquant uniquement les espèces qui contribuent à la conductivité ?

<p>CH3COOR + NaOH → CH3COONa + R-OH (A), CH3COONa ↔ CH3COO- + Na+ (B)</p> Signup and view all the answers

Quels paramètres reflètent la concentration de l'ester dans la réaction de saponification ?

<p>(σ0-σt)/(σt-σ∞) (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'unité de la constante de vitesse dans la réaction de complexe formé par CrIII et EDTA ?

<p>L·mol^-1·s^-1 (A)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi la conductivité de la solution diminue-t-elle en fonction du temps dans la saponification de l'acétate d'éthyle ?

<p>Formation d'un complexe inactif (B), Diminution des ions conducteurs (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation entre les concentrations des réactifs dans l'étude de la complexation de CrIII par EDTA ?

<p>L'ordre est 1 par rapport aux ions Cr3+ et EDTA (B), L'ordre est 2 pour la réaction globale (C)</p> Signup and view all the answers

À quel pH l'étude de la complexation du CrIII par EDTA est-elle menée ?

<p>pH constant (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la méthode utilisée pour suivre la cinétique de complexation dans l'étude ?

<p>Colorimétrie selon la loi de Beer-Lambert (A)</p> Signup and view all the answers

Les espèces ioniques impliquées dans la saponification incluent :

<p>Na+, OH-, et acétate (D)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Vitesse de réaction

La vitesse d'une réaction chimique est la mesure de la vitesse à laquelle les réactifs sont consommés ou les produits sont formés.

Ordre d'une réaction

L'ordre d'une réaction chimique par rapport à un réactif spécifique fait référence à la puissance à laquelle la concentration de ce réactif apparaît dans la loi de vitesse.

Oxydation des ions iodure

L'oxydation d'un ion iodure (I-) par l'eau oxygénée (H2O2) en milieu acide est une réaction chimique où l'ion iodure perd des électrons et l'eau oxygénée gagne des électrons.

Diiode (I2)

Le diiode (I2) est un composé chimique incolore qui donne une solution brune. En présence d'amidon, il forme un complexe bleu intense.

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Thiosulfate de sodium

Le thiosulfate de sodium (Na2S2O3) est un composé chimique utilisé pour réduire le diiode (I2) en ion iodure (I-) dans la réaction.

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Dosage d'oxydo-réduction

Le dosage d'oxydo-réduction est une méthode utilisée pour déterminer la concentration d'une substance en effectuant une réaction d'oxydoréduction avec un réactif standard.

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Empois d'amidon

L'empois d'amidon est une solution d'amidon qui, en présence de diiode, forme un complexe bleu intense.

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Loi de vitesse

La loi de vitesse est une équation mathématique qui relie la vitesse d'une réaction aux concentrations des réactifs.

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Loi de vitesse pour l'hydrolyse basique d'un ester

La vitesse de réaction est proportionnelle à la concentration des ions hydroxydes élevée au carré. Cette équation décrit l'hydrolyse basique d'un ester.

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Simplification de la loi de vitesse

L'équation de la loi de vitesse est simplifiée en fonction de la concentration des ions hydroxydes, indiquant que la vitesse est directement proportionnelle à la concentration des ions hydroxydes.

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Validation de la loi cinétique

Le tracé de 1/Ct en fonction du temps doit donner une droite si l'hydrolyse basique de l'ester est une réaction du second ordre.

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Impact de l'hydrolyse sur la conductivité

La concentration des ions hydroxydes diminue au cours de la réaction, ce qui conduit à une diminution de la conductivité de la solution.

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Méthodes physiques pour le suivi de la réaction

La conductivité est une mesure physique qui peut être utilisée pour suivre la réaction.

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Utilisation de la conductivité pour la saponification

La réaction de saponification de l'acétate d'éthyle par la soude peut être suivie en mesurant la conductivité de la solution.

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Impact de l'hydrolyse sur la composition ionique

L'hydrolyse basique de l'ester implique la consommation d'ions hydroxydes et la création d'ions acétate.

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Notation de la concentration des ions hydroxydes

La concentration des ions hydroxydes à un instant t est notée Ct.

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Réaction (2) : 2S2O32- + I2 S4O62- + 2I-

La réaction d'oxydoréduction entre le thiosulfate de sodium et le diiode est une réaction rapide qui permet de déterminer la vitesse de la réaction globale d'oxydation de l'eau oxygénée.

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Vitesse de Réaction (3): 𝑣 = 𝑘[𝐻2 𝑂2 ]𝛼 [𝐼− ]𝛽 [𝐻3 𝑂+ ]𝛿

La vitesse de réaction (3) est une expression mathématique qui décrit la relation entre la vitesse de disparition de l'eau oxygénée et les concentrations des réactifs (eau oxygénée, ions iodure et ions hydronium).

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Ordre Partiel

L'ordre partiel est l'exposant qui correspond à la concentration d'un réactif dans l'équation de vitesse. Il indique comment la vitesse de réaction change lorsque la concentration de ce réactif est modifiée.

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Ordre Global

L'ordre global est la somme des ordres partiels de chaque constituant. Il indique comment la vitesse de réaction change lorsque la concentration de tous les réactifs est modifiée.

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Méthode de Dégénérescence de l'Ordre

La méthode de dégénérescence de l'ordre est une méthode utilisée pour déterminer l'ordre partiel d'un réactif en le mettant en large défaut par rapport aux autres réactifs.

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Méthode Différentielle

La méthode différentielle consiste à mesurer la vitesse instantanée de la réaction à différents moments. La pente de la tangente à la courbe de concentration en fonction du temps à un moment donné donne la vitesse instantanée.

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Méthode d'Intégration

La méthode d'intégration consiste à intégrer l'équation de vitesse pour obtenir une expression pour la concentration d'un réactif en fonction du temps.

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Méthode des Temps de Demi-réaction

La méthode des temps de demi-réaction consiste à mesurer le temps nécessaire pour que la concentration d'un réactif se réduise de moitié. Le temps de demi-réaction est indépendant de la concentration initiale du réactif si la réaction est d'ordre 1 par rapport à ce réactif.

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Conductimétrie

La conductimétrie est une méthode utilisée pour étudier les réactions chimiques en mesurant la conductivité électrique de la solution. Elle repose sur le principe que les ions en solution conduisent l'électricité.

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Conductivité d'une solution

La conductivité d'une solution est directement proportionnelle à la concentration des ions présents et à leur mobilité. Plus il y a d'ions et plus ils se déplacent facilement, plus la conductivité est élevée.

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Conductivité équivalente molaire limite (λi)

La conductivité équivalente molaire limite (λi) est une mesure de la contribution d'un ion spécifique à la conductivité totale de la solution. Elle représente la conductivité d'une solution contenant une mole d'ions par mètre cube.

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Saponification

La saponification est une réaction chimique qui consiste à hydrolyser un ester en présence d'une base forte comme la soude. Dans notre cas, l'acétate d'éthyle est saponifié par la solution de NaOH.

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σ0

σ0 représente la conductivité de la solution au début de la réaction (t=0), avant l'addition de l'acétate d'éthyle.

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σ∞

σ∞ représente la conductivité de la solution à l'équilibre de la réaction (t=∞). À ce moment, la réaction est terminée.

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σt

σt représente la conductivité de la solution à un instant t donné pendant la réaction. Elle est mesurée à différents temps pour suivre la progression de la réaction.

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Cellule conductimétrique

La cellule conductimétrique est un capteur qui mesure la conductivité de la solution. Il est généralement composé de deux électrodes en platine immergées dans la solution.

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Constante de vitesse (k)

La constante de vitesse k est une valeur qui quantifie la vitesse d'une réaction chimique à une température donnée. Plus k est grand, plus la réaction est rapide.

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Ordre global d'une réaction

L'ordre global d'une réaction chimique est la somme des ordres partiels de chaque réactif dans l'équation de la loi de vitesse.

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Loi de Beer-Lambert

La loi de Beer-Lambert décrit la relation linéaire entre l'absorbance d'une solution et la concentration de l'analyte. Cette loi est utilisée en colorimétrie pour mesurer la concentration d'une substance.

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Cinétique chimique

La cinétique chimique est l'étude de la vitesse et du mécanisme des réactions chimiques.

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Expression de la vitesse de réaction

La vitesse de la réaction est proportionnelle à la concentration des réactifs, [EDTA] et [Cr3+], multipliées par une constante de vitesse, K.

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Concentration molaire initiale

La concentration molaire initiale d'un réactif est sa concentration au temps t=0.

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Approximation simplifiant la loi de vitesse

Lorsque la concentration d'un réactif est beaucoup plus élevée que la concentration des autres réactifs, la vitesse de la réaction dépend principalement de la concentration du réactif en excès.

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Loi cinétique intégrée

La loi cinétique intégrée relate la concentration d'un réactif en fonction du temps. En général, elle permet de déterminer la constante de vitesse de la réaction.

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Study Notes

Travaux Pratiques de Cinétique Chimique - SMC - S5

  • Objectifs du TP:

    • Comprendre les bases de la cinétique chimique.
    • Mesurer la vitesse des réactions chimiques.
    • Appliquer des modèles mathématiques pour décrire les cinétiques de réactions.
    • Développer des compétences de laboratoire en matière de sécurité et de manipulation d'équipement.
  • Avant-propos:

    • Le polycopié fournit un guide complet et pratique pour comprendre les principes fondamentaux de la cinétique chimique et leurs applications.
    • Des contrôles oraux et un examen écrit et oral sont prévus pour évaluer la compréhension.
    • La note finale est basée sur les comptes rendus et les résultats des examens.

Manipulation 1: Étude cinétique de l'oxydation des ions iodure par l'eau oxygénée

  • But:

    • Étudier la cinétique de la réaction d'oxydation des ions iodure par l'eau oxygénée en milieu acide.
    • Déterminer l'ordre de la réaction par rapport à l'eau oxygénée.
  • Principe:

    • La réaction d'oxydation des ions iodure par l'eau oxygénée produit du diiode (I2).
    • Le diiode est dosé par le thiosulfate de sodium.
    • La vitesse de la réaction est déterminée par la disparition de l'eau oxygénée.
  • Manipulation (résumé):

    • Utilisation d'une solution connue de thiosulfate de sodium.
    • Évaluer la formation du diiode (I2) par l'apparition d'une couleur brune.
    • Évaluer la quantité de diiode formée par un dosage d'oxydo-réduction.

Manipulation 2: Cinétique de la saponification d'un ester

  • But:

    • Suivre la cinétique de la saponification d'un ester par la méthode conductimétrique.
    • Déterminer l'ordre de la réaction et la constante de vitesse.
  • Principe:

    • L'hydrolyse basique d'un ester conduit à la formation de savon et d'alcool.
    • La vitesse de la réaction est mesurée par la conductivité.
    • Condition stable: température constante pour la vitesse de réaction.

Manipulation 3: Étude cinétique par colorimétrie de la complexation du Cr(III) par EDTA

  • But:

    • Étudier la cinétique de la complexation du chrome (Cr³+) par l'EDTA.
    • Déterminer l'ordre de la réaction par rapport au chrome (Cr³+).
  • Principe:

    • Suivi du processus de complexation par colorimétrie.
    • Mesure de l'absorbance à une longueur d'onde spécifique. (540 nm).
  • Précaution:

    • Maintien de conditions constantes (pH, température).
    • Utilisation de solutions standards pour les dosages.

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