Réunion 2009 EXERCICE III : SUIVI SPECTROPHOTOMETRIQUE (4 points)
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1. Réaction d’oxydoréduction
1.1. MnO4–(aq) + 8H+(aq) + 5e– = Mn2+(aq) + 4H2O(l)

1.2. L’oxydant du couple MnO4–(aq) / Mn2+(aq) est l’ion permanganate MnO4–(aq) car il capte des électrons.

1.3. H2C2O4(aq) = 2CO2(aq) + 2H+(aq) + 2e–

2. Étude de la réaction

2.1. Toutes les espèces chimiques présentes, sauf l’ion permanganate sont incolores, or l’absorbance est nulle, dans l’état final ; il ne reste plus d’ions permanganate qui est donc le réactif limitant.

2.2. On voit d’après le tableau que la valeur de l’avancement reste constante au bout de 550 s, soit xf = 47510–9 mol.

2.3. Équation
2 MnO4–(aq) + 5 H2C2O4(aq) + 6 H+(aq) = 10 CO2(aq) + 2 Mn2+(aq) + 8 H2O(l)
État initial x =0 c1.V1 c2.V2
Excès
0
0
Beaucoup
État intermédiaire x c1.V1 – 2.x c2.V2 – 5.x

10.x
2.x

État final xf c1.V1 – 2.xf c2.V2 – 5.xf

10.xf
2.xf

n(Mn2+(aq))f = 2.xf n(Mn2+(aq))f = 247510–9 = 95010–9 mol

2.4. [Mn2+(aq)]f = [Mn2+(aq)]f =
[Mn2+(aq)]f = = 4,7510–4 mol.L-1

2.5. Le temps de demi-réaction est la durée au bout de laquelle l’avancement de la réaction a atteint la moitié de l’avancement final. x(t1/2) = xf / 2 = 23810–9 mol

2.6. v = V : volume du mélange réactionnel (en L) x : avancement de la réaction (en mol) v : vitesse volumique de la réaction (en mol.L-1.s-1)

Dans le cas présent V = V1 + V2 est constant au cours de la réaction, donc la vitesse est proportionnelle à la dérivée de l’avancement de la réaction par rapport au temps.

2.7. Dans le cas général, la vitesse volumique de réaction diminue au cours du temps. En effet les réactifs étant consommés au fur et à mesure, leur concentration diminue.

2.8. La vitesse volumique de réaction est proportionnelle à , qui est égal au coefficient directeur de la tangente à la courbe x= f(t) à la date t.
Dans le cas particulier de cet exercice, la vitesse volumique