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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.