Chimie
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Etude de la cinétique de la décomposition de l'eau oxygénée H2O2

Détermination de la concentration de la solution d'eau oxygénée

On dose en utilisant la même réaction que précédemment, mais on opère en présence d'un catalyseur, le molybdate d'ammonium.

Dans ces conditions la réaction est totale et instantanée.

Placer dans l'ordre dans le bécher

  • de ,

  • tube à essai de à

  • tube à essai de à 10 %

  • 1 tube à essai de solution de molybdate d'ammonium à 1 %.

Remplir la burette avec de concentration molaire .

Verser la solution titrée de thiosulfate de sodium dans la solution à doser, en ajoutant de l'empois d'amidon ou du thiodène lorsque la solution est jaune clair.

Poursuivre le dosage jusqu'à ce que la solution devienne incolore.

On utilise de thiosulfate de sodium pour ce dosage.

Traitement des données expérimentales

Calcul la concentration de donnée dans le flacon en :

Equations des réactions du dosage :

A l'équivalence, la quantité d'ions thiosulfate est double de la quantité d'eau oxygénée :

donc

d'où

d'où

Calcul du nombre de moles de au temps t

Calcul de la quantité d'eau oxygénée mises dans le bécher au temps .

On a versé de à l'aide de la pipette.

Comme la concentration de l'eau oxygénée était de ,

on a donc dans le bécher.

Calcul de la quantité d'eau oxygénée restant à doser au temps dans le bécher en fonction du volume de thiosulfate de sodium versé :

On vient de voir que la quantité d'eau oxygénée réduite par un volume de thiosulfate de sodium était égale à .

De ce fait, la quantité d'eau oxygénée restant dans le milieu après avoir versé un volume de thiosulfate de sodium est donc égale à

le volume étant exprimé en litre

On a donc

Détermination de la constante de vitesse de la réaction de décomposition de l'eau oxygénée

Résultats observés :

V cm3

n

Temps

(chronomètre)

Temps moyen

(en secondes)

nt = (5,6 - 0,5 x VmL) x 10-4

1

00:50

50

5,1 x 10-4

2

01:53

113

4,6 x 10-4

3

02:55

175

4,1 x 10-4

4

04:09

249

3,6 x 10-4

5

05:34

334

3,1 x 10-4

6

07:01

421

2,6 x 10-4

7

09:03

543

2,1 x 10-4

8

11:17

677

1,6 x 10-4

9

14:24

864

1,1 x 10-4

Hypothèse de réaction au premier ordre :

Si la réaction de décomposition de l'eau oxygénée est du premier ordre par rapport à l'eau oxygénée, alors la vitesse de réaction s'exprimera par la relation :

soit

comme pour , la concentration initiale est , on a

d'où

et

d'où le tableau complété :

V cm3

n

Temps

(chronomètre)

Temps moyen

(en secondes)

nt =

(5,6 - 0,5 x VmL) x 10-4

1

00:50

50

5,1 x 10-4

0,094

2

01:53

113

4,6 x 10-4

0,197

3

02:55

175

4,1 x 10-4

0,312

4

04:09

249

3,6 x 10-4

0,442

5

05:34

334

3,1 x 10-4

0,591

6

07:01

421

2,6 x 10-4

0,767

7

09:03

543

2,1 x 10-4

0,981

8

11:17

677

1,6 x 10-4

1,253

9

14:24

864

1,1 x 10-4

1,627

Traçons les points représentatifs de cette variation

On observe que tous les points sont alignés.

L'hypothèse de réaction au premier ordre est donc vérifié.

On peut relier ces points et faire le calcul du coefficient directeur de la droite. On obtient :

Le coefficient de vitesse de la réaction est donc de 0,0019 s-1.

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