Corrigé Chimie 3Suivi cinétique & spectrophotométrie

3.1 N°11 p. 75 : Expliquer la couleur d’une solution

Pic d’absorption dans le rouge, dont la couleur complémentaire est le vert.

3.3 Cœfficient d’extinction molairea/ Loi de Beer-Lambert : A = ε�c ⇔ ε =

A

�cUnité de : (= aucune conversion !)ε L.mol−1.cm−1

1

λ (nm) 600 650 700 750 800A (sans unite) 0, 20 0, 55 1, 15 1, 90 1, 70

ε (L.mol−1.cm−1) 10 28 57, 5 95, 0 85, 0

b/ Le cœfficient d’extinction molaire dépend de la longueur d’onde, avec un maximum pour .

ε

λmax = 750 nm

3.5 N°14 P. 76 : Étalonnage

1/ Solution mère : �

c0 = 1, 0 · 10−3 mol.L−1

V0 a determiner

Solutions filles : �

ci tel qu�indiqueVi = 100 mL

Dilution : c0V0 = ciVi ⇔ V0 =ciVi

c0

Tableau des volumes de solution mère à prélever :2

ci (mol.L−1)1, 0 · 10−4 2, 0 · 10−4 4, 0 · 10−4 5, 0 · 10−4 6, 0 · 10−4 8, 0 · 10−4

V0 (mL) 10 20 40 50 60 80

Mode opératoire :• Prélever le volume à la pipette jaugée ; V0

• Verser dans une fiole jaugée de 100 mL ;• Compléter jusqu’au trait de jauge ;• Homogénéiser par retournement.

2/ On place les solutions précédentes dans des tubes à essais identiques, rangés par concentration croissante ; la solution S est placée elle-même dans un tube à essais identique aux autres, et on compare les teintes.

3/ Comme courbe, on obtient une droite passant par l’origine (relation linéaire, proportionnalité entre et ) ;

cA

3

3.7 N°15 p. 75 : Action de l’eau oxygénée1/ Couple :(H2O2 / H2O )

H2O2 + 2 H+ + 2 e− = 2H2OCouple :(I2 / I− )

I2 + 2 e− = 2 I−

Équation de la réaction :

La loi de Beer-Lambert indique que l’absorbance est proportionnelle à la concentration : A = kc

Il y a bien accord, l’allure de la courbe était prévisible.

4/

⇒ c = 4, 2 · 10−4 mol.L−1

H2O2(aq) + 2I−(aq) + 2H3O+(aq) → 4H2O(�) + I2(aq)

H2O2(aq) + 2I−(aq) + 2H+(aq) → 2H2O(�) + I2(aq)

4

Une seule espèce colorée en solution aqueuse : le diiodeI2(aq) donc possibilité de suivre son apparition par spectrophotométrie.

2/a/ Beer-Lambert : A = ε�c Ici : A = ε�[I2]

ε =A

�[I2]=

1, 751, 00× 0, 70·10−5

= 2, 5·105 L.mol−1.cm−1

2/b/ A = 2, 5·105[I2]

3/t (min)[I2] (µmol.L−1)

0 1 3 5 8 10 15 20 30

0 1,61 3,78 5,16 6,08 6,52 6,88 7,08 7,12

4/a/ D’après les cœff. stœchio. de l’équation de la réaction, il se forme autant de qu’il disparaît de ; de plus, ce dernier est le réactif limitant, donc :

I2 H2O2

⇒ (nI2 )final = (nH2O2 )initial = ([H2O2]VH2O2 )initial5

0 10 20 300

2

4

6

t (min)

[I2] (µmol.L!1)

+

+

+

++ + + + +

Application numérique :(nI2 )final = 5, 0·10−5 × 0, 5·10−3 = 2, 5·10−8 mol.L−1

4/b/ Concentration en diiode à l’état final :

[I2] =(nI2 )Vtotal

=2, 5·10−8

(0, 5 + 3, 0)× 10−3= 7, 1 µmol.L−1

4/c/ Valeurs quasi-identiques ; réaction quasi-terminée.6

5/

0 10 20 300

2

4

6

t (min)

[I2] (µmol.L!1)

+

+

+

++ + + + +

(0; 2, 5)

(9, 0; 7, 2)

v =1V

dx

dtet x = [I2]Vtotal

dx

dt

����t=5 min

=(7, 2− 2, 5)× 10−6

9, 0− 0× 3, 5·10−3 = 1, 8·10−9 mol.min−1

⇒ v(t = 5 min) =1, 8·10−9

3, 5·10−3= 5, 1·10−7 mol.L−1

7

3.9 Spectrophotométrie

a/ A = kc ⇔ c =A

kc (mol.L−1) 0 5, 0·10−4 7, 5·10−4 9, 0·10−4 1, 0·10−3

b/ n = cV avec V = 2, 0 mLn (mol.L−1) 0 1, 0·10−6 1, 5·10−6 1, 8·10−6 2, 0·10−6

c/ Tableau d’avancement :S2O

2−3 + 2 I− → 2 SO

2−4 + I2

EI n1 n2 0 0

Ec n1 − x n2 − 2x 2x xEF n1 − xmax n2 − 2xmax 2xmax xmax

d/ Pente de la courbe à chaque instantx(t)e/

v (mol.L−1.min−1) 2, 0·10−4 5, 0·10−5 4, 0·10−5 2, 5·10−5 1, 0·10−5

En :mol.L−1.min−1

8

Définition de la vitesse utilisée :

v =1V

dx

dtavec V = 2, 0 mL = 2, 0 · 10−3 L

3.11 N°1 p. 94 : Agitation thermiquea/ « mouvement brownien »b/ « agitation thermique »

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