ASIE 2004

Exercice2. SUIVI D'UNE RÉACTION LENTE (6 Points)

On étudie la réaction d'oxydation de l'acide oxalique HOOC–COOH (solution incolore) par l'ion permanganate MnO4–(aq) en milieu acide (solution de couleur violette). Le suivi de la réaction est réalisé par un enregistrement spectrophotométrique. 1. PRÉPARATION DE LA SOLUTION DE PERMANGANATE DE POTASSIUM On dispose d'une solution mère de concentration : c0 = 1,00 ´ 10-2 mol.L-1 et du matériel suivant : - bechers de 75 mL, 150 mL ; - pipettes jaugées de 5 mL, 10 mL, 20 mL ; - éprouvette graduée de 50 mL, 125 mL ; - fiole jaugée de 50 mL, 100 mL, 250 mL ; - erlenmeyer de 250 mL. Décrire, en précisant le matériel utilisé, le protocole à suivre pour préparer 50,0 mL de solution aqueuse de permanganate de potassium de concentration c1 = 2,00 ´ 10-3 mol.L-1. 2. RÉACTION D'OXYDORÉDUCTION La réaction met en jeu les deux couples suivants: MnO4–(aq) / Mn2+ (aq) et CO2 (aq) /H2C2O4 (aq) . 2.1. 2.2. Écrire les deux demi-équations d'oxydoréduction de ces deux couples, puis l'équation de la réaction entre les ions permanganate et l'acide oxalique. On mélange V1 = 20,0 mL de la solution aqueuse de permanganate de potassium de concentration molaire apportée c1 , acidifiée par de l'acide sulfurique, à V2 = 20,0 mL d'une solution aqueuse d'acide oxalique de concentration molaire apportée c2 = 5,00 ´ 10 -2 mol.L-1. Quelle est, à l'instant t = 0, la quantité de matière n01 d'ions permanganate ? Quelle est, à l'instant t = 0, la quantité de matière n02 d'acide oxalique ? Calculer l'avancement maximal xmax. En déduire le réactif limitant. Les ions Mn2+(aq) ne colorent pas le milieu réactionnel. Comment va évoluer la couleur du mélange lorsque la transformation se déroule ?

2.3. 2.4. 2.5.

3. SUIVI SPECTROPHOTOMÉTRIQUE La transformation chimique supposée totale étant lente, on peut suivre son évolution par spectrophotométrie. On mesure l'absorbance A du mélange réactionnel placé dans la cuve du spectrophotomètre. 3.1.