320
19 • Cinétique chimique – Radioactivité – Mécanismes réactionnels
On soumet à cette réaction une solution acqueuse de H 2 O 2 et on mesure, en
fonction du temps, le volume de dioxygène dégagé (mesuré dans les conditions ambiantes de température et de pression).
Le résultat de ces mesures est consigné dans le tableau suivant :
t/min
0
15
30
45
60
75
90
V O2 /L
0
7,8
13,0
16,3
18,3
19,5
20,5
Après un temps suffisamment long (t • ) pour que le dégagement de dioxygène
ait totalement cessé, on en a recueilli un volume total V • ϭ 22,0 L.
a) On a des raisons de supposer que la réaction est d’ordre 1 ; ces résultats
permettent-ils de le confirmer ?
b) Quelles sont les valeurs du coefficient de vitesse et du temps de demi-vie ?
Solution
La relation fondamentale caractérisant l’ordre 1 est ln [c(A)/c 0 (A)] ϭ – kt, où c 0 (A) est la
concentration initiale et c(A) la concentration restante à l’instant t.
Les concentrations (quantité par unité de volume) interviennent ici dans un rapport, la valeur de
celui-ci ne change pas si on y substitue aux concentrations les quantités contenues dans la solution. À condition de supposer que le volume de la solution ne change pas au cours de la réaction,
quantités et concentrations sont en effet proportionnelles.
Si l’on appelle n 0 (A) la quantité initiale d’eau oxygénée, et la quantité consommée à l’instant
t, la relation ci-dessus devient donc :
(relation A)
Il est certain que la façon dont le volume de dioxygène dégagé augmente au cours
du temps doit être représentative de la loi de vitesse de la réaction. Mais la manière
dont le problème se pose présente quelques difficultés qu’il faut clairement
identifier :
• Les informations concernent l’apparition d’un produit de la réaction, et non la
disparition d’un réactif par rapport à laquelle se définit normalement l’ordre d’une
réaction.
• Les lois cinétiques s’expriment en fonction de la variation des concentrations, or
le volume de dioxygène dégagé correspond à une quantité. De plus, dans l’ignorance du volume de la solution soumise à la réaction, il n’est pas possible de
calculer la variation correspondante de sa concentration.
• Enfin, la température et la pression n’étant pas connues, il n’est pas possible de
calculer les quantités de O 2 correspondant aux volumes recueillis.
Il faudra donc :
– Écrire l’équation cinétique intégrée correspondant à l’ordre 1, pour y faire
figurer l’avancement de réaction ;
– Trouver une possibilité de mettre en relation les volumes recueillis avec des quantités.
ln
n 0 (A)
n 0 (A) 2ξ
–
------------------------- -
kt
=
19 • Cinétique chimique – Radioactivité – Mécanismes réactionnels
On soumet à cette réaction une solution acqueuse de H 2 O 2 et on mesure, en
fonction du temps, le volume de dioxygène dégagé (mesuré dans les conditions ambiantes de température et de pression).
Le résultat de ces mesures est consigné dans le tableau suivant :
t/min
0
15
30
45
60
75
90
V O2 /L
0
7,8
13,0
16,3
18,3
19,5
20,5
Après un temps suffisamment long (t • ) pour que le dégagement de dioxygène
ait totalement cessé, on en a recueilli un volume total V • ϭ 22,0 L.
a) On a des raisons de supposer que la réaction est d’ordre 1 ; ces résultats
permettent-ils de le confirmer ?
b) Quelles sont les valeurs du coefficient de vitesse et du temps de demi-vie ?
Solution
La relation fondamentale caractérisant l’ordre 1 est ln [c(A)/c 0 (A)] ϭ – kt, où c 0 (A) est la
concentration initiale et c(A) la concentration restante à l’instant t.
Les concentrations (quantité par unité de volume) interviennent ici dans un rapport, la valeur de
celui-ci ne change pas si on y substitue aux concentrations les quantités contenues dans la solution. À condition de supposer que le volume de la solution ne change pas au cours de la réaction,
quantités et concentrations sont en effet proportionnelles.
Si l’on appelle n 0 (A) la quantité initiale d’eau oxygénée, et la quantité consommée à l’instant
t, la relation ci-dessus devient donc :
(relation A)
Il est certain que la façon dont le volume de dioxygène dégagé augmente au cours
du temps doit être représentative de la loi de vitesse de la réaction. Mais la manière
dont le problème se pose présente quelques difficultés qu’il faut clairement
identifier :
• Les informations concernent l’apparition d’un produit de la réaction, et non la
disparition d’un réactif par rapport à laquelle se définit normalement l’ordre d’une
réaction.
• Les lois cinétiques s’expriment en fonction de la variation des concentrations, or
le volume de dioxygène dégagé correspond à une quantité. De plus, dans l’ignorance du volume de la solution soumise à la réaction, il n’est pas possible de
calculer la variation correspondante de sa concentration.
• Enfin, la température et la pression n’étant pas connues, il n’est pas possible de
calculer les quantités de O 2 correspondant aux volumes recueillis.
Il faudra donc :
– Écrire l’équation cinétique intégrée correspondant à l’ordre 1, pour y faire
figurer l’avancement de réaction ;
– Trouver une possibilité de mettre en relation les volumes recueillis avec des quantités.
ln
n 0 (A)
n 0 (A) 2ξ
–
------------------------- -
kt
=