Cinétique chimique
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Cinétique chimique
Transformations lentes ou rapides Facteurs cinétiques Objectifs : Les réactions chimiques peuvent se dérouler à différentes vitesses. Le but de ce TP est de montrer ce phénomène et d’observer l’influence de certains paramètres (température et concentration). I°) Mise en évidence Nous allons utiliser l’apparition ou la disparition d’espèces colorées pour suivre visuellement les évolutions lentes ou rapides des réactions chimiques. a°) Exemples de réactions rapides Les réactions de précipitations vues au collège sont des réactions rapides. Voici un exemple que vous connaissez déjà : 2- • A l’aide d’une pipette pasteur, prélever 2 mL d’une solution de sulfate de cuivre (Cu2+ + SO 4 tube à essais. ) et les verser dans un • Rajouter dans ce tube à essai quelques gouttes de soude (solution composée des Na+ et HO-) Questions 1°) Qu’observez-vous au cours de l’ajout de la soude ? 2°) Sachant que cette réaction fait apparaître un solide d’hydroxyde de cuivre : Cu(OH)2 (s) , écrire l’équation bilan correspondante. b°) Exemple de réaction lente 2- • Avec une éprouvette graduée, prélever 20 mL d’une solution de thiosulfate de sodium (Na+ + S 2 O 3 concentration C1 = 0,1 mol.L-1 et verser ce volume dans un bécher de 50 mL. ) de • Rajouter avec une éprouvette graduée, 20 mL d'une solution d’acide chlorhydrique (H+ + Cl-) de concentration C2 = 1 mol.L-1. Questions 1°) Qu’observez-vous au bout de quelques minutes ? 3°) Comment interpréter l'opacification de la solution ? Cette opacification est-elle immédiate ou progressive ? 4°) Comment appelle-t-on une réaction ou l’oxydant et le réducteur sont identiques ? II°) Facteurs cinétiques Les expériences qui suivent mettent évidence le rôle de la température et de la concentration dans les vitesses de réaction. a°) Rôle de la température Pour montrer l’influence de la température sur la cinétique, nous allons utiliser le test caractéristique des aldéhydes avec la liqueur de Fehling. • Dans 2 tubes à essais, introduire 4 mL de liqueur de Fehling (Cu2+ et d’autres ions) et rajouter 3 gouttes d’éthanal (CH3CHO). Mettre un des tubes à essais au bain-marie à 50 °C placé au bureau. Questions 1°) Comparer les 2 tubes à essais au bout de quelques minutes ? 2°) Les couples oxydants / réducteurs mis en jeu sont : Cu2+ (aq) / Cu2O (s) et CH3COO- (aq) / CH3CHO (aq), écrire les demi équations d’oxydoréduction et écrire l’équation bilan correspondante (attention le milieu est basique) 3°) Quelle est l’influence de la température sur la vitesse de la réaction. b°) Rôle de la concentration Étudions l’attaque du zinc par l’acide chlorhydrique. Réaliser l’expérience 1 ci-contre : (décrite ci-dessous) eau Éprouvette de 250 mL • Avec une pipette graduée introduire dans un tube à essais, un volume V1 = 4,0 mL d’acide chlorhydrique à C1 = 7,2 mol.L-1 (acide à 23%). Attention l’acide utilisé est concentré, utilisé des lunettes et des gants lors du prélèvement. Cristallisoir • Rajouter une masse m ≈ 0,49 g de zinc (une grenaille) et fermer le tube à essais et enclencher le chronomètre (expérience n°1). • Relever dans un tableau la valeur du volume V de gaz dégagé en fonction du temps t1 . Au bureau, la même expérience est réalisée sauf que la concentration de l’acide est C2 = 4,0 mol.L-1, le temps relevé est notée t2 (c’est l’expérience n°2). Questions 1°) Mesurer la pression P ainsi que la température T en Kelvin. 2°) Les couples oxydants / réducteurs mis en jeu sont : Zn2+ (aq) / Zn (s) et H+ (aq) / H2 (g), écrire l’équation de réaction. Remarque : la réaction est totale. 3°) Dresser le tableau d'avancement de la réaction 1. Dire quel est le réactif limitant ? 4°) Calculer le volume de H2 (g) maximal que l’on peut obtenir. Données : loi des gaz parfaits : P.V = n.R.T avec R = 8,314 J.mol -1.K-1 (constante des gaz parfaits). 5°) Comparer avec le volume maximal que vous avez mesuré. La réaction est-elle terminée ? 6°) Sur le même papier millimétré, dessiner l’évolution de x1 et x2 en fonction des temps t1 et t2. 7°) Comment la concentration de l’acide influence-t-elle la cinétique de la réaction ? c°) Conclusion 1°) Conclure sur l'influence de la température sur la cinétique d'une réaction chimique. 2°) Conclure sur l'influence de la concentration sur la cinétique d'une réaction chimique.