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Les ions peroxodisulfate S2O8 2- oxydent les ions iodure I– selon la réaction l

Les ions peroxodisulfate S2O8 2- oxydent les ions iodure I– selon la réaction lente et totale d'équation bilan : S2O8 2- + 2 I– 2 SO4 2- + I2 A la date t = 0 , et à une température fixe , on mélange : - Un volume V1 = 100 mL d’une solution aqueuse de peroxodisulfate de potassium ( 2K+ , S2O8 2- ) de concentration molaire C1 = 0,15 moℓ ℓ ℓ ℓ.L–1 . - Un volume V2 = 100 mL d'une solution aqueuse d'iodure de potassium ( K+ , I– ) de concentration molaire C2 = 0,4 moℓ ℓ ℓ ℓ.L–1 . Des prélèvements de même volume v = 10 mL , effectués à partir du mélange réactionnel , sont introduits très rapidement dans 10 erlenmeyers numérotés de 1 à 10 . A la date t1 = 1 min , on ajoute environ 10 mL d'eau glacée au contenu de l'erlenmeyer n°1 et on dose la quantité de diiode I2 formée par une solution de thiosulfate de potassium ( 2 K+ , S2O3 2- ) . Les contenus des autres erlenmeyers sont soumis au même dosage aux instants de dates t2 = 2 min , t3 = 3 min . . . t10 = 10 min ce qui permet de tracer la courbe ci-dessous ( figure – 1 – ) correspondant à la quantité de matère n(I-) des ions iodure restant en fonction du temps . 1°) L'un des deux réactifs est en défaut . Déduire , à partir du graphe , s'il s'agit de I- ou de S2O8 2- . 2°) Dresser le tableau descriptif d’évolution de l’avancement de la réaction sur la figure – 2 – « à remplir par le candidat et à remettre avec la copie » . 3°) a) Définir la vitesse instantanée d’une réaction . b) Etablir son expression en fonction du nombre de moles des ions iodure n(I-) . c) Préciser la date à laquelle la vitesse instantanée de la réaction est maximale . La calculer . 4°) a) L'ajout d'eau glacée permet de ralentir fortement l'évolution de la réaction de sorte qu’on peut la supposer pratiquement stoppée . Citer , parmi les trois facteurs cinétiques ( température , catalyseur et concentration des réactifs ) celui ou ceux qui sont responsables de ce ralentissement . Page 1/21 t (min) n(I-) (10-2 moℓ ℓ ℓ ℓ ) 4 2 0 5 10 Figure – 1 – Equation de la réaction Etat du système Avancement Quantités de matière (moℓ) Initial Intermédiaire Final Figure -2- b) La figure -3- à remplir par le candidat et à remettre avec la copie correspond au dispositif de dosage . Compléter les quatre espaces en pointillés de cette figure . On réalise l’oxydation des ions iodures I- par l’eau oxygénée H2O2 en milieu acide selon la réaction : 2 I- + H2O2 + 2 H3O+ I2 + 4 H2O . Trois expériences sont réalisées suivant les différentes conditions expérimentales précisées dans le tableau : A l’aide de moyens appropriés , on suit la variation du nombre de moles de H2O2 restant en fonction du temps au cours de chacune des trois expériences réalisées . Les résultats obtenus sont représentés par le graphe de la figure ci-dessous : 1°) Associer chaque courbe à l’expérience correspondante en explicitant les facteurs cinétiques mis en évidence . 2°) a) Déterminer la valeur de l’avancement final xf de la réaction . b) Déterminer la valeur de l’avancement maximal xmax de cette réaction . 3°) Exprimer puis calculer la valeur du taux d’avancement final τ τ τ τf . Conclure . 2 2O H n (10-3 moℓ ℓ ℓ ℓ ) 2 1 0 10 20 30 40 t (min) a b c Numéro de l’expérience (1) (2) (3) Quantité initiale de H2O2 (10-3 moℓ ℓ ℓ ℓ ) 1,5 1,5 1,5 Quantité initiale de I- (10-3 moℓ ℓ ℓ ℓ ) 2 2 2 Température du milieu réactionnel en °C 20 30 30 sans Fe2+ sans Fe2+ avec Fe2+ figure -3- Page 2/21 A une température θ θ θ θ1 maintenue constante , on prépare un mélange formé de 0,4 moℓ ℓ ℓ ℓ d’acide éthanoïque CH3COOH et de a moℓ ℓ ℓ ℓ d’éthanol CH3CH2OH ( a < < < < 0,4 moℓ ℓ ℓ ℓ ) en présence de quelques gouttes d’acide sulfurique concentré . A l’aide d’un protocole expérimental approprié , on détermine la quantité d’ester formé nester et la quantité d’acide restant nacide à des instants différents . Ceci permet de tracer les courbes portées sur la figure représentée ci-dessous . 1°) Ecrire l’équation de la réaction d’estérification . 2°) Rappeler les caractéristiques de cette réaction . 3°) Dresser le tableau descriptif d’évolution de l’avancement de la réaction et déduire la valeur de l’avancement final xf . 4°) a) Sachant que la valeur du taux d’avancement final τ τ τ τf = 0,85 , déterminer la valeur de l’avancement maximal xmax de la réaction et montrer que a = 0,2 moℓ ℓ ℓ ℓ . b) Quand dit-on qu’un système se trouve en état d’équilibre dynamique ? Déterminer alors la composition du mélange lorsque l’équilibre dynamique est atteint . c) Montrer que la valeur de la constante K d’équilibre relative à la réaction d’estérification est K = 4,18 . d) A une température θ θ θ θ2 > > > > θ θ θ θ1 , la valeur de K serait supérieure , inférieure ou égale à 4,18 . Justifier . 5°) On mélange 0,5 moℓ ℓ ℓ ℓ d’acide , 0,5 moℓ ℓ ℓ ℓ d’alcool , 1,2 moℓ ℓ ℓ ℓ d’ester et 1,2 moℓ ℓ ℓ ℓ d’eau . Déterminer la composition du système lorsque le nouvel état d’équilibre est atteint . On considère la réaction de synthèse de l’ammoniac NH3 en phase gazeuse schématisée par l’équation chimique suivante : N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) On prépare à 477°C , un mélange contenant initialement 1 moℓ ℓ ℓ ℓ de diazote N2 et 3 moℓ ℓ ℓ ℓ de dihydrogène H2 . A la fin de la réaction , le nombre de moles de dihydrogène restant est n(H2)f = 2,34 moℓ ℓ ℓ ℓ . 1°) a) Dresser le tableau descriptif d’évolution de l’avancement de la réaction . b) Déduire la valeur de l’avancement final xf de la réaction . c) Déterminer la valeur de l’avancement maximal xmax de cette réaction . 2°) Exprimer puis calculer la valeur du taux d’avancement final τ τ τ τf . Conclure . 3°) On ajoute 0,56 moℓ ℓ ℓ ℓ de NH3 à ce système en équilibre , le volume et la température étant maintenus constants . a) Dans quel sens évolue le système ? Justifier la réponse . b) Déterminer la composition du mélange lorsque le nouvel état d’équilibre est établi et caractérisé par un nombre de moles de dihydrogène égal à 2,7 moℓ ℓ ℓ ℓ . 4°) La température étant maintenue constante , quel est l'effet d'une augmentation de pression sur cet équilibre ? Justifier la réponse . t(min) 50 nester ; nacide (moℓ ℓ ℓ ℓ) 0,4 0,17 0 Courbe 1 Courbe 2 Page 3/21 Dans un récipient de volume V constant où l’on a préalablement fait le vide , on introduit 5 moℓ ℓ ℓ ℓ de monoxyde d’azote NO et 2 moℓ ℓ ℓ ℓ de dibrome Br2 à la température T1 maintenue constante . Le système évolue selon la réaction représentée par l’équation suivante : 2 NO (g) + Br2 (g) 2 NOBr (g) On aboutit à un état d’équilibre caractérisé par un taux d’avancement final τ τ τ τf1 = 0,25 . 1°) a) Dresser le tableau descriptif de l’avancement de la réaction étudiée . b) Déterminer la valeur de l’avancement final xf . c) Déduire la composition du système à l’équilibre . 2°) On ajoute 0,5 moℓ ℓ ℓ ℓ de NO à ce système en équilibre , le volume et la température étant maintenus constants . a) Dans quel sens évolue le système ? Justifier la réponse . b) Déterminer la composition du mélange lorsque le nouvel état d’équilibre est établi caractérisé par un nombre de moles de NO égal à 3,5 moℓ ℓ ℓ ℓ . 3°) A une température T2 > > > > T1 , et sous la même pression , un nouvel état d’équilibre s’établit caractérisé par un taux d’avancement τ τ τ τf2 > > > > τ τ τ τf1 . Que peut-on conclure quant au caractère énergétique des deux réactions associées au sens direct et inverse ? Justifier la réponse . 4°) La température étant maintenue constante , quel est l'effet d'une augmentation de pression sur cet équilibre ? Justifier la réponse . Les mesures sont faites à 25°C , température à laquelle le produit ionique de l’eau est Ke = 10-14 . On prépare une solution (S1) d’acide méthanoïque HCOOH de concentration molaire C1 = 10-2 moℓ ℓ ℓ ℓ.L-1 . La mesure du pH de (S1) donne la uploads/Finance/ serie-d-x27-exercices-sciences-physiques-preparation-bac-2011-bac-mathematiques-2010-2011-mr-benaich-pdf.pdf