TP chimie nº1 Term S
Suivi de l’évolution temporelle d’une transformation

Objectif:
Etudier l’évolution dans le temps de la réaction de décomposition de l’eau oxygénée catalysée par les ions Fe3+.

I. PRINCIPE.
a) Equation de la réaction.
L’eau oxygénéese décompose, en présence d’un catalyseur Fe2+ selon l’équation :
2 H2O2 ____> 2 H2O + O2 (réaction ?)
A la date t = 0 s : on ajoute à une solution diluée d’eau oxygénée So une solution de chlorure ferrique (on appellera S1 la solution obtenue) ; on va chercher à étudier l’évolution de la concentration en H2O2 de ce mélange réactionnel au cours du temps.

b) Dosage de H2O2présent à la date t.
On détermine la concentration en eau oxygénée en dosant une prise d’essai de 10 mL du mélange réactionnel par une solution titrée de permanganate de potassium C = 2,0.10-2 mol.L-1 .
L’équation bilan du dosage est :
2 MnO4- + 5 H2O2 + 8 H3O+ ___> 5 O2 (g) + 2 Mn2+ + 14 H2O (réaction?)

II. MODE OPERATOIRE.
1. Préparation du travail.
• Préparerun grand bécher d’eau très froide (eau + glace).
• Mettre dans un autre grand bécher environ 150mL d’eau oxygénée So.
• Numéroter les petits erlenmeyer (ou bécher, le cas échéant) de 0 à 8.

2. Dosage de la solution So
• Prélever 10,0 mL de la solution So, le mettre dans le bécher ou erlenmeyer n°0.
• Ajouter 10 mL d’acide sulfurique à 1 mol.L-1 et 20 mL d’eau.
• Préparer la burette avecla solution titrée de permanganate de potassium
• Doser la solution d’eau oxygénée contenue dans le bécher n°0 à l’aide de la solution de permanganate de potassium. On réalisera deux dosages : un rapide et un précis.

3. Préparation du mélange réactionnel S1.
Ajouter 1 mL d’une solution de chlorure ferrique (1 mol.L-1) dans le grand bécher contenant la solution d’eau oxygénée So. Déclencherle chronomètre dès que la dernière goutte de catalyseur a été versée.

4. Réalisation des prélèvements, des trempes et du dosage de l’eau oxygénée restante dans chaque becher.
• Commencer immédiatement les prélèvements successifs de V = 10,0 mL du mélange réactionnel.
• Placer ce volume dans les bécher numérotés de 1 à 8.
• Aux instants ti , ajouter dans chaque bécher n° i , 20 mL d’eauglacée et 10 mL d’acide sulfurique à 1 mol.L-1.
• Réaliser le dosage de l’eau oxygénée contenue dans chaque bécher n°i, par la solution titrée de permanganate de potassium.
• Relever le volume Ve versé à l’équivalence et noter sa valeur dans le tableau de résultats.

temps t en min 0 2 5 8 10 15 20 25 30 35
Ve en mL

n(H2O2) en mol

? H2O2? en mol.L-1x en mol

Attention : les contraintes de cette étude cinétique nous impose un seul dosage précis, à la goutte près.

III. QUESTIONS.

a) A propos du mode opératoire.
a- Quel est l’intérêt de verser dans le mélange réactionnel de l’eau froide et de l’acide sulfurique ?
b- Justifier votre choix de la verrerie pour réaliser les différents prélèvements (étape II.2).

b)Exploitation du dosage de l’eau oxygénée par la solution de permanganate de potassium.
a- Etablir le tableau d’avancement de la réaction de dosage (réaction ?).
b- Définir l’équivalence.
c- Etablir la relation littérale entre la quantité de matière en eau oxygénée présente à la date t dans 10 mL du mélange réactionnel S1 (notée n(H2O2)), C et Ve.
d- En déduire la concentration en eau oxygénée,[H2O2] à la date t du mélange réactionnel S1.
e- Compléter alors le tableau.

c) Evolution temporelle de la décomposition de l’eau oxygénée (réaction ?).
a- Tracer le graphe ? H2O2? = f ( t ).
b- Définir et déterminer, à partir du graphe, le temps de 1/2 réaction noté t1/2 ( sa définition sera donnée pendant le TP)
c- Etablir le tableau d’avancement de la réaction ?. On notera no la quantité…