PHYSIQUE-CHIMIE              

Exercice I      Etude d’une solution d’éthanoate de sodium  

Donnée : produit ionique de l’eau Ke = 1,0.10^-14 à 25°C

• Le pH d’une solution d’éthanoate de sodium de concentration = 1,0. est égal à 9,0.

1. Dresser le tableau d’évolution du système chimique lors de la réaction des ions CCO avec l’eau pour une solution d’éthanoate de sodium de volume .
2. Définir, exprimer et calculer le taux d’avancement Que remarquez-vous?
3. Calculer les concentrations des espèces chimiques présentes à l’équilibre.
4. Définir et calculer la constante d’équilibre de la réaction des ions CCOO^–_(aq) sur l’eau ainsi que la constante d’acidité du couple CCOO/ CCO.

• On mélange V=100mL de solution d’acide chlorhydrique de concentration C=2,0.avec  V=100mL de solution d’éthanoate de sodium de concentration =1,0.mol..Le pH de ce mélange est égal à 1,3.

1. Dresser le tableau d’évolution du système chimique lors de la réaction des ions sur CCO.
2. Définir, exprimer et calculer le taux d’avancement final. Que remarquez-vous?
3. Calculer les concentrations des ions Na⁺, H₃O⁺ et Cl^– présents à l’équilibre.
4. Calculer la conductivité du mélange sachant que:

= 5,0.10S.m.moL ;
= 35.10S.m.moL ;
= 7,6.10 S.m.moL ;

On ne tiendra pas compte de la conductivité des ions HO^– et CH₃COO^–.

Exercice II   Cinétique

On souhaite obtenir expérimentalement la courbe d’évolution de la concentration en diiode I₂, apparu lors de la réaction d’oxydation des ions iodure I^– avec le peroxyde d’hydrogène H₂O₂ selon l’équation :     H₂O₂  +  2 + 2  =   I₂  +  2 H₂O               ( 1 )
La concentration en I₂ est suivie par spectrophotométrie à la longueur d’onde l = 600 nm.
L’absorbance est proportionnelle à [ I₂].Soit  le mélange réactionnel composé des prélèvements :

• V = 10 cm³ de solution d’acide sulfurique H₂SO₄ à 1 mol.L^-1, réactif en excès ;
• V₁ = 8,0 cm³ de solution d’iodure de potassium ( K⁺+ I^–) à C₁ = 0,048 mol.L^-1

auxquels on ajoute à t = 0, V₂ = 2,0 cm³ de solution de peroxyde d’hydrogène H₂O₂ à
C₂ = 0,10 mol.L^-1.
A différentes dates, on mesure l’ absorbance et les résultats sont reportés dans le tableau joint.

Pour déterminer les valeurs de [I₂], on a préparé une solution étalon de diiode.
Son titrage a donné [I₂ ]_o = 0,0114 mol.L^-1 et A_o = 1,70.

• a) Donner le nom et l’expression de la relation qui relie l ‘ absorbance A d’une solution et la concentration du soluté, ici le diiode ?

1. En déduire la relation entre A_o, A, [ I₂] et [I₂]_o.
2. Présenter l’application numérique pour t = 40 s, puis compléter la ligne correspondante du tableau de résultats joint en annexe.
3. Tracer la courbe [I₂] = f ( t ) sur cette feuille annexe .

Echelles : 1 cm pour 40 s  et 1 cm pour 1,0 mmol.L^-1.

• Présenter le tableau d’avancement de la réaction étudiée, en déduire le réactif limitant.
• a) Ecrire l’expression de la vitesse de la réaction, la transformer et faire apparaître [I₂].

1. Comment évolue v au cours du temps ? Quelle est la raison de cette évolution ?

• Déterminer, d’ après la composition du mélange réactionnel, la valeur de [I₂]_¥. Cette valeur est-elle en accord avec celle qui pourrait être calculée au 1) ?
• Définir le temps de ½ réaction puis le déterminer.