Exercices 725
3. Quelle hypothèse faut-il retenir ? En déduire la constante de vitesse k pour les différentes
températures.
4. Déterminer l’énergie d’activation de la réaction.
Exercice 27.3 Oxydation du monoxyde d’azote
Méthodes (27.5) (27.3)
Le monoxyde d’azote, un gaz produit en grande quantité dans les moteurs à explosion, est oxydé
par l’oxygène de l’air, ce qui conduit à la formation de dioxyde d’azote (un gaz nocif et irritant de
couleur rousse) selon la réaction :
2 NO(g) + O 2 (g)
2 NO 2 (g)
On s’intéresse à une expérience réalisée dans un récipient de volume V = 1 L fixe, à la température
T = 298 K. Initialement, le récipient contient une concentration [NO] 0 = 10 μmol · L
−1 et un très
large excès de dioxygène (à la pression de 1,0 bar). Le tableau ci-dessous donne la concentration
de NO à différents instants :
t (min)
0
1
2
4
8
14
20
30
[NO] (μmol · L
−1 ) 10,0 7,44 5,93 4,21 2,67 1,72 1,27 0,88
On suppose que la réaction admet un ordre partiel α par rapport à NO et un ordre partiel β par
rapport à O 2 . Les gaz sont supposés parfaits. Données : R = 8,314 J·K
−1
·mol
−1 et 0
◦ C = 273 K.
1. Calculer la concentration initiale de O 2 en mol · L
−1 .
2. Exprimer la loi de vitesse en faisant apparaître une constante de vitesse apparente k a .
3. Dans l’hypothèse α = 1, déterminer [NO] en fonction du temps.
4. Dans l’hypothèse α = 2, déterminer [NO] en fonction du temps.
5. Utiliser le tableau donné ci-dessus pour déterminer l’ordre par rapport à NO.
6. Calculer la constante de vitesse apparente.
7. Sachant que la réaction est d’ordre β = 1 par rapport à O 2 , calculer la constante de vitesse k
de la réaction à 298 K.
Exercice 27.4 Suivi spectrophométrique d’une réaction d’oxydoréduction
Méthodes (27.5) (27.4)
On s’intéresse à la réaction totale de réduction de l’ion iodure I
– par l’ion peroxodisulfate S 2 O
2–
8 .
Les couples d’oxydoréduction sont I
–
3 /I
– et S 2 O
2–
8 /SO
–
4 . Les ions iodure et peroxodisulfate sont
incolores alors que l’ion triodure I
–
3 est de couleur jaune en solution aqueuse. On suit donc l’avancement de la réaction au cours du temps par spectrophotométrie.
L’expérience est réalisée à température ambiante (20
◦ C) avec une solution (1) d’iodure de potassium (K
+
,I
– ) de concentration c 1 = 1,00 mol · L
−1 et une solution (2) de peroxodisulfate de sodium
(S 2 O
2–
8 ,2 Na
+ ) de concentration c 2 = 1,00 · 10
−3 mol · L
−1 .
Au préalable, la cuve du spectrophotomètre est remplie de 3 mL de la solution (1) mélangée avec
1 mL d’eau, puis on procède au réglage du zéro.
Dans un tube à essai, on mélange v 1 = 3,0 mL de la solution (1) avec v 2 = 1,0 mL de la solution (2),
en déclenchant simultanément l’acquisition de l’absorbance. Le mélange est versé immédiatement
dans la cuve que l’on place dans le spectrophotomètre. La première absorbance mesurée (sans la
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3. Quelle hypothèse faut-il retenir ? En déduire la constante de vitesse k pour les différentes
températures.
4. Déterminer l’énergie d’activation de la réaction.
Exercice 27.3 Oxydation du monoxyde d’azote
Méthodes (27.5) (27.3)
Le monoxyde d’azote, un gaz produit en grande quantité dans les moteurs à explosion, est oxydé
par l’oxygène de l’air, ce qui conduit à la formation de dioxyde d’azote (un gaz nocif et irritant de
couleur rousse) selon la réaction :
2 NO(g) + O 2 (g)
2 NO 2 (g)
On s’intéresse à une expérience réalisée dans un récipient de volume V = 1 L fixe, à la température
T = 298 K. Initialement, le récipient contient une concentration [NO] 0 = 10 μmol · L
−1 et un très
large excès de dioxygène (à la pression de 1,0 bar). Le tableau ci-dessous donne la concentration
de NO à différents instants :
t (min)
0
1
2
4
8
14
20
30
[NO] (μmol · L
−1 ) 10,0 7,44 5,93 4,21 2,67 1,72 1,27 0,88
On suppose que la réaction admet un ordre partiel α par rapport à NO et un ordre partiel β par
rapport à O 2 . Les gaz sont supposés parfaits. Données : R = 8,314 J·K
−1
·mol
−1 et 0
◦ C = 273 K.
1. Calculer la concentration initiale de O 2 en mol · L
−1 .
2. Exprimer la loi de vitesse en faisant apparaître une constante de vitesse apparente k a .
3. Dans l’hypothèse α = 1, déterminer [NO] en fonction du temps.
4. Dans l’hypothèse α = 2, déterminer [NO] en fonction du temps.
5. Utiliser le tableau donné ci-dessus pour déterminer l’ordre par rapport à NO.
6. Calculer la constante de vitesse apparente.
7. Sachant que la réaction est d’ordre β = 1 par rapport à O 2 , calculer la constante de vitesse k
de la réaction à 298 K.
Exercice 27.4 Suivi spectrophométrique d’une réaction d’oxydoréduction
Méthodes (27.5) (27.4)
On s’intéresse à la réaction totale de réduction de l’ion iodure I
– par l’ion peroxodisulfate S 2 O
2–
8 .
Les couples d’oxydoréduction sont I
–
3 /I
– et S 2 O
2–
8 /SO
–
4 . Les ions iodure et peroxodisulfate sont
incolores alors que l’ion triodure I
–
3 est de couleur jaune en solution aqueuse. On suit donc l’avancement de la réaction au cours du temps par spectrophotométrie.
L’expérience est réalisée à température ambiante (20
◦ C) avec une solution (1) d’iodure de potassium (K
+
,I
– ) de concentration c 1 = 1,00 mol · L
−1 et une solution (2) de peroxodisulfate de sodium
(S 2 O
2–
8 ,2 Na
+ ) de concentration c 2 = 1,00 · 10
−3 mol · L
−1 .
Au préalable, la cuve du spectrophotomètre est remplie de 3 mL de la solution (1) mélangée avec
1 mL d’eau, puis on procède au réglage du zéro.
Dans un tube à essai, on mélange v 1 = 3,0 mL de la solution (1) avec v 2 = 1,0 mL de la solution (2),
en déclenchant simultanément l’acquisition de l’absorbance. Le mélange est versé immédiatement
dans la cuve que l’on place dans le spectrophotomètre. La première absorbance mesurée (sans la
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