CHIMIE

© Hachette Livre – H Prépa / Chimie, 1 re année, PCSI –La photocopie non autorisée est un délit
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Exercices
p E (torr) 60 52,9 47,3 42,8 39,1 36
t (min) 50 60 70 80 90 100
•Tracer p E = f (t) en utilisant les échelles suivantes : 1 cm
pour 5 min en abscisse ; 1 cm pour 10 torr en ordonnée.
•Déduire de la courbe précédente les valeurs de t 1/2 et
t 3/4 et l’ordre de la réaction, par rapport à l’éthanal.
•Donner la valeur de k / R . T (avec k constante de vitesse
de la réaction, R contante des gaz parfaits et T la température
absolue), en gardant comme unité, la minute pour
le temps et le torr pour la pression.
c. Dire comment on aurait pu, en partant des résultats expérimentaux
du 2) b), déterminer, par une méthode graphique
différente de la précédente, l’ordre de la réaction et la
valeur de k / R . T.
Rappel : 760 torr = 101,325 kPa .
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Décomposition de l’arséniure
d’hydrogène
L’arséniure d’hydrogène AsH 3 est un gaz qui, chauffé, se
décompose facilement en dihydrogène et arsenic.
La réaction de décomposition est du premier ordre par
rapport à AsH 3 .
Pour étudier cette décomposition, on enferme de l’arséniure
d’hydrogène AsH 3 dans un récipient indilatable que
l’on porte, à partir d’un instant 0, à une température convenable
constante. La pression indiquée par un manomètre
est alors : p 0 = 760 mm Hg. Au bout de 180 min, le manomètre
indique 874 mm Hg.
1 • En admettant que cette expérience est conduite à une
température où l’arsenic est solide et sans action sur le
dihydrogène, expliquer pourquoi la pression a augmenté
dans le récipient et pourquoi elle continuera de s’élever
jusqu’à une valeur limite qu’on précisera.
2 • Établir la formule reliant la concentration c en arséniure
d’hydrogène AsH 3 , au temps t correspondant. En
déduire la formule donnant la pression totale p du mélange
gazeux au temps t. En déduire la constante de vitesse k de
la réaction lorsque le temps est exprimé en minutes. SOS
3 • Au bout de quelle durée de chauffage aura-t-on obtenu
la disparition de la moitié de l’arséniure d’hydrogène
initial ? Quelle sera alors la pression du mélange gazeux
dans le récipient ?
4 • Dans une seconde expérience, conduite à une température
plus élevée, on admettra que la constante de vitesse
k est multipliée par 10 3 .La pression étant encore de
760 mm Hg à l’instant zéro, quelle pression devrait-on
observer au bout de 3 heures, en admettant toujours valables
les hypothèses de la question 1) ?
En fait le manomètre indique 1330 mm Hg.
Montrer que l’on peut interpréter ce résultat en supposant
que l’arsenic libéré est maintenant vaporisé sous une forme
moléculaire As n . Déterminer n .
SOS : Utiliser l’ordre de la réaction.
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Oxydation des ions iodure
par les ions peroxodisulfate
On se propose de déterminer l’ordre et la constante de
vitesse de la réaction d’oxydation des ions iodure par les
ions peroxodisulfate S 2O 8 2− en solution aqueuse.
1 • Réaction étudiée
a. Écrire l’équation de la réaction (1) entre les ions iodure
et les ions peroxodisulfate sachant que les couples mis en
jeu sont (I2 / I− 2− 2−
) et (S2O8 / SO4 ).
b. Dans cette réaction, seule la solution aqueuse de diiode
est colorée. Préciser cette couleur.
2 • Suivi de la réaction
La réaction (1) est suivie en mesurant l’absorbance de la
solution au cours du temps. Rappeler la loi de Beer-Lambert
donnant l’absorbance A d’une solution de I 2 à la concentration
C placée dans une cuve d’épaisseur . On notera e
le coefficient d’extinction molaire de I 2 à la longueur d’onde
λ.
a. Si on souhaite vérifier cette loi, comment choisit-on
habituellement la longueur d’onde de travail ? Quelle
courbe doit-on tracer au préalable pour déterminer expérimentalement
cette longueur d’onde ?
b. Faire le lien entre cette longueur d’onde et la couleur
du diiode.
À la longueur d’onde de 454 nm, on mesure l’absorbance
A de différentes solutions de diiode, préparées à partir
d’une solution mère de diiode à 2 . 10 −3 mol . L −1 . On
obtient la courbe ci-dessous :
A
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
Exercices en relation
avec les travaux pratiques
0
5 10 15 20
[I 2 ].10 4 (mol.L – 1 )