Chapitre 3 : vitesse de réaction chimique

Du chlore dans l’eau de Javel ( National 09/2004)

2ClO^–(aq) = 2 Cl^–(aq) + O₂ (g) réaction (1)

1) Pour voir un exercice similaire clique ici.

V = 250 mL d’une solution S₁ d’eau de Javel dix fois moins concentrée que S₀.

La quantité de matière d’eau de javel prélevée dans la solution mère n_o = Co.V’ est égale à la quantité de matière d’eau de javel se trouvant dans la solution fille n₁ = (Co/10).V

Co.V’ = (Co/10).V

V’ = V/10 = 250/10 = 25 mL

a) Prélever, avec une pipette jaugée de 25 mL, le volume V’ de solution mère préalablement versée dans un bécher.

b) Verser le contenu de la pipette dans une fiole jaugée de 250 mL, agiter puis compléter jusqu’au trait de jauge. Boucher.

2) vidéo

Équation de la réaction		2 ClO^– (a q) = 2 Cl^– (aq) + O2 (g)
État du système	Avancement (mol)	(mol)	(mol)	(mol)
État initial	0	n1	n2	n3
Au cours de la transformation	x	n1 – 2x	n2 + 2x	n3 + x

3) Vidéo

R = 8,314 Pa.m³.mol^-1.K^-1 ; t₁ = 11.0 min d’après le tableau de mesure p(t₁) = 1084x10² Pa et p(t=0) = 1020x10² Pa; T = 296 K et V₀ = 275 mL = 275x10^-3 L = 275x10^-6 m³

4) La vitesse volumique 'v(t)' d'une réaction calculée à l'instant 't' est égale à la dérivée de l'avancement 'x' par rapport au temps à l’instant considéré, divisée par le volume V de solution  :

Unité légale : mol.s^-1m^-3.

5) Pour voir un exercice similaire clique ici. La vitesse volumique v(t) est proportionnelle à la pente de la tangente à la courbe x(t). En effet cette pente p est égale à :

La pente diminue au cours du temps donc la vitesse également.

6) Au cours de la réaction la concentration en réactif diminue donc la vitesse diminue également.

7) Comment calculer la vitesse de réaction ?

1) Tracer la courbe de l'avancement en fonction du temps  x = f(t)
2) Déterminer graphiquement la dérivée de l'avancement par rapport au temps à l'intant t1 (dx/dt)_t1.
(dx/dt)_t1 représente la pente de la tangente au point M1(t1,x1).
Pour déterminer (dx/dt)_t1:
a) Tracer la tangente à la courbe au point M1
b) Prendre 2 points Mo et M2 très éloignés (pour plus de précision)
c) Calculer la dérivée de l'avancement par rapport

3) Diviser la valeur obtenue par le volume de solution V pour obtenir la vitesse volumique à l'intant t1 :

8) Vidéo

Vitesse v_o

Vitesse volumique à t = 120 min

La pente de la tangente est nulle à t = 120 min, car la tangente est horizontale. La dérivée de l’avancement par rapport au temps est nulle à t = 120 min, par conséquent la vitesse est nulle également. 

9) Le temps de demi-réaction est la durée au bout de laquelle l’avancement x(t_1/2) est égale à l’avancement final x_f divisé par deux. x(t_1/2) = x_f/2

10) Vidéo

x(t_1/2) = x_f/2 = 4,5x10^-4 mol

On reporte sur l’axe des ordonnées la valeur de x(t_1/2). Le point sur la courbe correspondant à cette ordonnées à pour abscisse t_1/2 = 3,5 min environ.