Cinétique de la réaction persulfate - iodure

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  • Publié le : 11 janvier 2013
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Etude la cinétique de la réaction de la persulfate d’ammonium sur l’iodure de potassium
Principe :
L'ion persulfate S2O8 2- est un oxydant puissant car il a une grande tendance à acquérir des électrons pour passer à l'état d'ion sulfate S04 2- selon
S2O82 - + 2 e-    2SO42 -
Il peut en particulier oxyder l'ion iodure I- en diode I2 : d'où l'équation globale :
2I -  I2 + 2 e-
S2O82 - + 2I -  2SO42 - + I2     (1)
L'ordre de la réaction ayant été préalablement déterminé (voir 1ère partie de la manipulation), l'énergie d'activation de la réaction se déduit des relations :
( d ln k ) / dt  =  ( Ea / R .T2)
soit ln k = - ( Ea / R .T ) + C  
et  k =  A . e ( - Ea / R . T )
ln k = ln A - ( Ea / R . T) | avec k constante de vitesse 
        A facteur de fréquence 
        Ttempérature absolue 
        Ea énergie d'activation de la réaction |
       
Appareillage et manipulation :
On procède de manière analogue que précédemment mis à part les conditions initiales de température qui diffèrent puisque l'on va effectuer la manipulation à trois températures différentes.
| Appareillage :Bain thermostaté, thermomètre, chronomètre digital, erlen, anneaux lourds, éprouvettegraduée, burette graduée, pipette graduée, propipette.Solutions :Na2S2O3 (thiosulfate de sodium) C = 0,10 mol.L-1 
à diluer pour obtenir C = 0,010 mol.L-1 
KI (iodure de potassium) C = 0,20 mol.L-1 
(NH4)2S2O8 (persulfate d'ammonium) C = 0,20 mol.L-1 
KN03 (nitrate de potassium) C = 0,20 mol.L-1 
(NH4) 2SO4 (sulfate d'ammonium) C = 0,20 mol.L-1
Empois d'amidon ou thiodène. |
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| Préparer dans un erlen A de 150 cm3 le mélange suivant * 20 cm3 de KI à 0,20 mol.L-1  * 10 cm3 de Na2S2O3 à 0,010 mol.L-1 
(ne pas oublier de diluer la solution donnée qui contient 0,10 mol.L-1 à l'aide d'une pipette de 25 cm3 et d'une fiole jaugée de 250 cm3)   et   * 5 gouttes d'empois d'amidon ou de thiodène |
| Pour chacune des expériences, introduire dans un erlen B, 
20cm3 de (NH4)2S2O8 à 0,20 mol.L-1. Placer les erlens A et B dans le bain thermostaté, après avoir réglé le thermostat à une température de 4° au-dessus de la température ambiante de la salle.Laisser les 2 erlens quelques minutes dans le bain pour que leur contenu atteigne la température d'équilibre du bain.Plonger ensuite le thermomètre dans l'erlen A et noter la température θ  °C de manière précise (au dixièmede degré grâce au thermomètre digital). |
| Verser alors rapidement le contenu de l'erlen B dans l'erlen A en déclenchant au même moment le chronomètre.Homogéneiser le mélange obtenu en l'agitant un instant.Laisser l'erlen A dans le bain thermostaté. |
| Noter le temps t au bout duquel la coloration apparaît. 
L'iode formé donne une coloration bleu-violet en se fixant sur le thiodène oul'empois d'amidon.(Rincer le plus rapidement possible à la fin de la mesure l'erlen A pour éviter que l'iode formé en grande quantité se dépose sur les parois de l'erlen).Le volume de la solution est de 50 cm3, calculer la concentration initiale (mol.L-1) des ions iodures (b) et celle des ions persulfate (a).Calculer la quantité x en mole par litre de persulfate réduit au temps t.Tous les calculs deconcentration doivent être faits avant la séance. |
 
Manipulations :
Mettre les erlens A et B dans le bain thermostaté.Laisser les 2 erlens quelques minutes dans le bain pour que leur contenu atteigne la température d'équilibre du bain. Plonger ensuite le thermomètre dans l'erlen A et noter la température  °C. Verser alors rapidement le contenu de l'erlen B dans l'erlen A en déclenchant aumême moment le chronomètre. Homogéneiser le mélange obtenu en l'agitant un instant. Laisser l'erlen A dans le bain thermostaté. Noter le temps t au bout duquel la coloration apparaît.
Effectuer les trois expériences suivantes :
* mettre les 2 erlens A et B (en même temps) dans la glace fondante pendant une dizaine de minutes. Noter la température dans l'erlen A et effectuer le mélange...
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