Proposition de corrigé – chapitre 9 – activité 1
1. Etude de la vidéo 1 MnO4- + 5e- + 8H+ ⇌ Mn2+ + 4 H2O (x2)
1.1. Réaction chimique : H2C2O4 ⇌ 2 CO2 + 2e- + 2H+ (x5)
MnO4- / Mn2+
CO2/ H2C2O4 2MnO4- + 5H2C2O4 + 6H+ → 2 Mn2+ + 8 H2O + 10 CO2
1.2. Document 4 :
16 min 10 s 7 min 25 s 13 min 30 s 1 min 25 s
1.3.
• dans le mélange B, on rajoute de l’acide sulfurique.
• Dans le mélange D, on modifie la température.
Dans les deux cas, la réaction est accélérée : ce sont donc tous les deux des paramètres qui permettent d’accélérer une
réaction chimique.
1.4. Dans la 1re réaction, on rajoute de l’acide sulfurique. Ce dernier n’apparaît pas dans le bilan de la réaction
chimique. L’acide sulfurique est donc un catalyseur. C’est une catalyse homogène car les réactifs et le catalyseur
sont dans le même état physique.
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2. Etude de la vidéo 2 Zn2+ /Zn Zn ⇌ Zn2+ + 2e-
2.1. Réaction chimique : H+/ H2 2H+ + 2e- ⇌ H2
Zn + 2H+ → Zn2+ + H2
2.2. Document 5 :
faible dégagement gazeux
dégagement gazeux
fort dégagement gazeux. Le tube C à la même couleur bleue à la fin que le tube témoin. Cela
caractérise la présence d’ions cuivre II en solution.
2.3. On constate dans la 2e réaction que le cuivre solide ou les ions cuivre accélèrent la réaction. Or, ils n’apparaissent
pas dans le bilan de la réaction chimique. Ce sont donc des catalyseurs.
Pour le tube B : c’est une catalyse hétérogène car les réactifs et le catalyseur sont dans des états physiques
différents.
Pour le tube C : c’est une catalyse homogène car les réactifs et le catalyseur sont dans le même état physique.
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Proposition de corrigé – chapitre 9 – activité 2
1. Avant de commencer
1.1. D’après le doc. 3, le diiode I2(aq) en solution possède un maximum d’absorption entre 400 et 500 nm correspondant
à une couleur bleu-violet. À l’aide du cercle chromatique disponible dans le rabat de fin de manuel, on en déduit
que les solutions de diiode I2(aq) sont de couleur orange-brun. Étant donné que le diiode I2(aq) est la seule espèce
colorée de la réaction, on en conclut que le milieu réactionnel est orange-brun en fin de réaction.
1.2. Pour avoir une meilleure précision et une plus grande sensibilité, on étalonne le spectrophotomètre au maximum
d’absorption du diiode, donc à nm.
2. Protocole expérimental
3. Détermination du temps de demi-réaction
3.1. On présente ci-dessous le tableau d’avancement de la réaction étudiée :
Avancement S2O82-(aq) + 2 I-(aq) → 2 SO42-(aq) + I2(aq)
État initial x = 0 mol n0(S2O82-) n0(I-) 0 mol 0 mol
État final xmax 2 xmax xmax
n0(S2O82-) - xmax n0(I-) - 2 xmax
mol
On calcule les quantités de matières initiales :
AN :
AN : mol
On détermine l’avancement maximal xmax en effectuant deux hypothèses :
- si l’ion S2O82-(aq) est le réactif limitant, alors : xmax = n0(S2O82-) = 5,0 × 10-5 mol ;
- si l’ion I-(aq) est le réactif limitant, alors :
AN : mol
Le réactif limitant est donc l’ion peroxodisulfate S2O82-(aq) et xmax = 5,0 × 10-5 mol.
Cela implique que la quantité de matière de diiode I2(aq) attendue en fin de réaction est égale à nf(I2) = xmax = 5,0 × 10-5 mol. Le
volume du milieu réactionnel est de 2 V. Donc, on s’attend à une concentration finale en diiode :
AN : mol·L-1
3.2. On applique la loi de Beer-Lambert A = k · [I2] avec k un facteur de proportionnalité valable à tout instant de la
réaction. Ainsi, à la fin de la réaction, on peut réécrire cette loi comme suit :
On remplace k par son expression dans la forme générale de la loi de Beer-Lambert :
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3.3. On voit que pour obtenir l’évolution de la concentration en I2(aq) à partir de celle de l’absorbance, il suffit de
multiplier toutes les valeurs de l’absorbance par le facteur . On obtient la courbe suivante :
Il est difficile d’estimer la fin de la réaction. Pour cette raison, on utilise une nouvelle grandeur : le temps de demi-réaction t1/2.
Le temps de demi-réaction t1/2 est le temps au bout duquel la moitié du produit a été formé. Autrement dit, on cherche le temps
pour lequel [I2] est égale à la moitié de sa valeur finale cf. On lit sur le graphique que la concentration en diiode I2(aq) est égale à
[I2] = 1,25 × 10-3 mol·L-1 ‘ou bien Amax/2 = 0,52 ) pour t1/2 = 5,5 min.
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Proposition de corrigé – chapitre 9 – activité 3
1. Partie Python : on va utiliser la méthode 1 .
Programme :
######################################################
# Calcul des concentrations à partir des données
######################################################
n=len(Abs)
Cf=2.5e-3
Af=Abs[n-1]
CI2 = np.zeros(n)
CI2=Abs*Cf/Af
C0S = 0.0025
CS = np.zeros(n)
for i in range (0,n) :
CS[i]=C0S-CI2[i]
######################################################
# Tracé du graphe des concentrations
######################################################
plt.plot(t,CI2,"b+",label="[I2]")
plt.plot(t,CS,"ro",label="[S2O82-]")
plt.xlabel("temps (s)", fontsize = 10)
plt.ylabel("[ ] (mol.L-1)", fontsize = 10)
plt.title("Evolution des concentrations", fontsize = 12)
plt.legend()
plt.show()
######################################################
# Calcul de la vitesse de S2O82-
######################################################
VS = np.zeros(n-1)
for i in range(0, n-1) :
VS[i]=-(CS[i+1]-CS[i])/(t[i+1]-t[i])
2. La courbe v=f(S2O82-) est une droite passant par
l’origine : la réaction suit bien une loi d’ordre 1 par
rapport à S2O82-.
La modélisation nous indique : k = 0,0021 soit
v=0,0021 × [S2O82-]
T spe – PC – Chapitre 9 – activité 3 Page 3
3. On refait un programme similaire. Il faut cette fois-ci « entrer en
manuel » les données. (voir page suivante)
On constate qu’on obtient également une relation linéaire entre la
vitesse volumique de disparition du saccharose et leur concentration.
La réaction est donc d’ordre 1 avec v = 0.001949.C
######################################################
# importation des bibliothèques
######################################################
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import csv
from scipy import stats
t = [0,50,100,150,200,250,300,350,400,450,500]
C = [5,4.52,4.08,3.68,3.33,3,2.71,2.45,2.21,2,1.81]
n=len(C)
######################################################
# Tracé du graphe des concentrations
######################################################
plt.plot(t,C,"b+",label="saccharose")
plt.ylim(0,6)
plt.xlabel("temps (s)", fontsize = 10)
plt.ylabel("C (mol.L-1)", fontsize = 10)
plt.title("Evolution de la concentration du saccharose", fontsize = 12)
plt.legend()
plt.show()
######################################################
# Calcul de la vitesse de saccharose
######################################################
V = np.zeros(n-1)
for i in range(0, n-1) :
V[i]=-(C[i+1]-C[i])/(t[i+1]-t[i])
# ######################################################
# # Modélisation de la courbe VS([sacc]) par une fonction linéaire
# # Regression lineaire
# ######################################################
a, b, r, p, err = stats.linregress(C[0:-1],V)
print ('Le modele affine v = a.C + b a pour coefficients : \n a = ' + str(a) + '\n b = ' + str(b))
V1=np.zeros(n)
for i in range(n):
V1[i]=a*C[i]+b
######################################################
# graphiques
######################################################
plt.scatter(C[0:-1],V, marker = '+', color = 'green', label = 'Points expérimentaux')
plt.plot(C[0:-1],V1[0:-1], color = 'yellow', label = 'Modélisation')
plt.xlabel('Concentration en (mol/L)',fontsize = 10)
plt.ylabel('Vitesse volumique de disparition en (mol/L/s)',fontsize = 10)
plt.title('Modélisation de la vitesse en fonction de la concentration',fontsize = 10)
plt.show()
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