CHIMIE

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Oxydation des ions iodure
par les ions fer (III)
On oxyde, à température constante, une solution d’iodure
de potassium par une solution de nitrate de fer (III). Le pH
du mélange est ajusté par de l’acide nitrique pour éviter toute
réaction parasite. Pour suivre l’évolution de la réaction, on
prélève, à la pipette, à l’instant t après le début de l’oxydation,
un volume connu de liquide et on le dilue dans de l’eau.
Le dosage est effectué sur la solution diluée ainsi préparée
; son résultat est exprimé par la concentration x en ions
iodure I – qui ont été oxydés.
1 • Écrire l’équation de la réaction d’oxydation des ions
iodure par les ions fer (III).
2 • Pourquoi faut-il diluer la prise d’essai avant d’effectuer
le dosage ? Quelle méthode de dosage peut-on utiliser
pour suivre la réaction ?
3 • Le tableau I rassemble les résultats d’un certain nombre
de dosages successifs effectués au cours d’une oxydation.
Tableau I :
temps (s) 99 217 321 471 587
x (µmol .L –1 ) 22 46 65 91 109
Montrer que ces résultats sont utilisables pour la déter-
mination de la vitesse initiale : . Pour détermi-
ner cette vitesse, on pourra, par exemple, représenter
graphiquement les variations de x / t en fonction de x.
Échelle : en abscisse, 10 cm représentent 100 µmol . L –1 ;
en ordonnée, 5 cm représentent 0,1 µmol . L –1 . s –1 .
4 • On réalise deux séries d’expériences à température et
pH constants. Les oxydations de la première série sont
effectuées avec une concentration initiale constante en
ions iodure ; celles de la seconde série avec une concentration
initiale constante en ions fer (III). On détermine la
vitesse initiale de chaque oxydation par le procédé précédent
et on trouve les résultats suivants :
Tableau II : [I – ] 0 = 4 mmol . L –1 .
[Fe 3+ ] 0 (mmol .L –1 ) 1,67 8,21 18,18 25,15
(µmol .L –1 .s –1 ) 0,24 1,16 2,56 3,55
Tableau II bis : [Fe 3+ ] 0 = 1,67 mmol . L –1 .
[Fe 3+ ] 0 (mmol .L –1 ) 4,00 9,60 12,96 13,31
(µmol .L –1 .s –1 ) 0,24 1,35 2,47 2,62
Vitesses de réaction
Sachant que la vitesse globale initiale de la réaction peut
s’écrire sous la forme : v 0 = k . [I – ] m 0 . [Fe 3+ ] n 0 , déterminer
les ordres partiels m et n, supposés entiers, de la
réaction par rapport aux ions iodure et aux ions fer (III)
respectivement. Déterminer la valeur moyenne de la
constante de vitesse k .
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Temps de demi et de trois quarts
de réaction (II)
1 • On considère la réaction : A = B + C effectuée à
volume et température constants.
a. En appelant a la concentration de la substance A, à l’instant
initial t = 0 , et a – x V la concentration de cette substance
à l’instant t, donner les équations cinétiques pour
cette réaction suivant que son ordre est 1 ou 2 par rapport
à A (ordre zéro par rapport à B et C). (On notera respectivement
k 1 et k 2 , les constantes de vitesse.)
b. Calculer, dans chaque cas, les temps de demi-réaction,
t 1/2 , et de trois quarts de réaction t 3/4 , temps au bout desquels
la réaction est effectuée à moitié et aux trois quarts.
En déduire la valeur des rapports pour l’ordre
1 et pour l’ordre 2. Conclure.
c. Dans le cas où A, B et C sont des gaz, la réaction se faisant
toujours à volume et température constants, exprimer
a et a – xV respectivement en fonction de p A0 (pression
partielle du constituant A à t = 0) et de p A (pression partielle
du constituant A à t) en supposant que les gaz soient
assimilables à des gaz parfaits.
d. En remplaçant a et a – x V par leurs expressions en fonction
de p A0 et p A , dans les équations cinétiques précé-
dentes, montrer que les valeurs des rapports
ne sont pas modifiées.
2 • On utilise les résultats précédents pour étudier la décomposition
en phase gazeuse de l’éthanal à 507 °C selon
l’équation :
CH 3CHO = CH 4 + CO
3
EXERCICES
délit
a. Dans un récipient de volume V invariable, et dans lequelun
est
on a fait le vide, on introduit de l’éthanal sous la pression
de 180 torr. Montrer que la mesure de la pression totale
autorisée non
qui règne à un instant t dans le récipient permet de connaître
la pression partielle de l’éthanal pE à ce même instant.
photocopie
Application numérique : à t = 3 min, la pression totale est de
–La PCSI
199,3 torr. Calculer la pression partielle de l’éthanal pE .
année,
b. Une expérience, faite à 507 °C, a donné les résultats
1re suivants pour la pression partielle de l’éthanal en fonction
Chimie, /
du temps (1 torr =1mmHg) :
Prépa H –
pE (torr) 180 150 128,6 112,5 100 81,8 69,2
Livre
t (min) 0 5 10 15 20 30 40 Hachette ©
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