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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 233 — #241
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Exercices
APPROFONDIR
la composition est fixée barbote dans une solution à 0,01 mol·L −1 d’hydrogénocarbonate de
sodium. La température est constante et égale à 25 °C. Les concentrations sont choisies de
telle sorte que FeCO 3 ne précipite pas et comme la concentration en dioxygène dissous est
proportionnelle à la pression partielle fixée en dioxygène ([O 2 (aq)] = k.p(O 2 )), on cherchera
à montrer que la vitesse de disparition de l’ion ferreux Fe 2+ peut se mettre sous la forme :
v = k.[Fe
2+ ]
α .[HO
− ]
β .
Différentes expériences sont menées à différents pH constants et à pression partielle constante
en dioxygène (p(O 2 )=0,2 bar). Les résultats expérimentaux sont exploités de la façon suivante : on constate que le tracé de la grandeur y = ln
[Fe
2+ ]
[Fe
2+ ] 0
en fonction du temps t pour
chacune des expériences menées à différents pH est une droite, soit :
y = −10
−δ .t
avec t en minutes.
Ces résultats sont résumés dans le tableau ci-dessous.
pH 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0
δ
2,6 2,2 1,8 1,4 1,0
1. Montrer clairement que l’examen d’une seule des cinq expériences permet de déterminer
un des deux ordres partiels α ou β . Déterminer cet ordre partiel.
2. À l’aide d’une représentation graphique, déterminer l’ordre partiel manquant. La procédure sera clairement explicitée.
3. Que vaut la constante de vitesse k dans les conditions de l’expérience (à la température :
θ = 25 °C et à pression : p(O 2 ) = 0,2 bar) ?
Donnée : K e = 10 −14 .
4. Au laboratoire, les solutions de fer(II) sont conservées en milieu acide. Interpréter ce mode
de conservation, en particulier, calculer les temps de demi-réaction à pH=6 et pH=4.
5. Que faudrait-il faire pour évaluer l’influence de la pression partielle en dioxygène sur la
cinétique de cette réaction ?
4.10 Étude d’une d’oxydation (d’après Mines d’Albi) (##)
La réaction étudiée est l’oxydation des ions iodure par les ions ferriques Fe(III). Les couples
d’oxydoréduction mis en jeu sont les couples I 2 /I – et Fe 3+ /Fe 2+ , toutes les espèces étant
dissoutes dans l’eau.
1. Écrire l’équation-bilan de l’oxydation des ions iodure par les ions fer(III), en affectant les
espèces du fer du nombre stœchiométrique 1. Si la concentration d’ions iodure passe de c o à
c o − x entre 0 et t, comment définit-on par rapport à x la vitesse volumique de la réaction ?
2. On suppose une cinétique avec ordre, de constante de vitesse k ; on note a l’ordre partiel
par rapport aux ions fer(III) et b l’ordre partiel par rapport aux ions iodure. Comment s’écrit
la vitesse v ? Quelle est alors l’unité usuelle de k (au besoin en fonction de a et de b) ?
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APPROFONDIR
la composition est fixée barbote dans une solution à 0,01 mol·L −1 d’hydrogénocarbonate de
sodium. La température est constante et égale à 25 °C. Les concentrations sont choisies de
telle sorte que FeCO 3 ne précipite pas et comme la concentration en dioxygène dissous est
proportionnelle à la pression partielle fixée en dioxygène ([O 2 (aq)] = k.p(O 2 )), on cherchera
à montrer que la vitesse de disparition de l’ion ferreux Fe 2+ peut se mettre sous la forme :
v = k.[Fe
2+ ]
α .[HO
− ]
β .
Différentes expériences sont menées à différents pH constants et à pression partielle constante
en dioxygène (p(O 2 )=0,2 bar). Les résultats expérimentaux sont exploités de la façon suivante : on constate que le tracé de la grandeur y = ln
[Fe
2+ ]
[Fe
2+ ] 0
en fonction du temps t pour
chacune des expériences menées à différents pH est une droite, soit :
y = −10
−δ .t
avec t en minutes.
Ces résultats sont résumés dans le tableau ci-dessous.
pH 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0
δ
2,6 2,2 1,8 1,4 1,0
1. Montrer clairement que l’examen d’une seule des cinq expériences permet de déterminer
un des deux ordres partiels α ou β . Déterminer cet ordre partiel.
2. À l’aide d’une représentation graphique, déterminer l’ordre partiel manquant. La procédure sera clairement explicitée.
3. Que vaut la constante de vitesse k dans les conditions de l’expérience (à la température :
θ = 25 °C et à pression : p(O 2 ) = 0,2 bar) ?
Donnée : K e = 10 −14 .
4. Au laboratoire, les solutions de fer(II) sont conservées en milieu acide. Interpréter ce mode
de conservation, en particulier, calculer les temps de demi-réaction à pH=6 et pH=4.
5. Que faudrait-il faire pour évaluer l’influence de la pression partielle en dioxygène sur la
cinétique de cette réaction ?
4.10 Étude d’une d’oxydation (d’après Mines d’Albi) (##)
La réaction étudiée est l’oxydation des ions iodure par les ions ferriques Fe(III). Les couples
d’oxydoréduction mis en jeu sont les couples I 2 /I – et Fe 3+ /Fe 2+ , toutes les espèces étant
dissoutes dans l’eau.
1. Écrire l’équation-bilan de l’oxydation des ions iodure par les ions fer(III), en affectant les
espèces du fer du nombre stœchiométrique 1. Si la concentration d’ions iodure passe de c o à
c o − x entre 0 et t, comment définit-on par rapport à x la vitesse volumique de la réaction ?
2. On suppose une cinétique avec ordre, de constante de vitesse k ; on note a l’ordre partiel
par rapport aux ions fer(III) et b l’ordre partiel par rapport aux ions iodure. Comment s’écrit
la vitesse v ? Quelle est alors l’unité usuelle de k (au besoin en fonction de a et de b) ?
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