Exercice 3 : Monochloration de l’éthane
La monochloration de l'éthane est une réaction totale dont l’équation-bilan est :
C2H6(g) + Cl2(g) = C2H5Cl(g) + HCl(g)
Cette réaction a été étudiée à volume constant, à une température où tous les constituants sont gazeux.
1. Exprimer la vitesse de réaction par rapport aux réactifs et aux produits.
2. On a montré expérimentalement que cette réaction admet un ordre « a » par rapport au dichlore et un ordre
« b » par rapport à l'éthane. Écrire la loi de vitesse de la réaction.
3. Soit le mécanisme proposé :
Cl2 2 Cl (1)
C2H6 + Cl C2H5 + HCl (2)
C2H5 + Cl2 C2H5Cl + Cl (3)
2 Cl Cl2 (4)
On pourra appliquer aux intermédiaires réactionnels l’approximation du régime quasi-stationnaire.
Établir la loi de vitesse de la réaction selon ce mécanisme.
4. Donner les expressions de a, b et k.
5. À la température à laquelle on travaille : 𝑘1
𝑘4 = 5,3.1023 mol.L–1 et k2 = 4,2.1010 L.mol1.s–1. Calculer k en
précisant son unité.
Exercice 4 : Etude de la réaction d’oxydation de l’iodure par le bromate
L’iodure I est oxydé par le bromate BrO3 en milieu aqueux acide suivant la réaction :
9 I(aq) + BrO3(aq) + 6 H3O+(aq) = 3 I3(aq) + Br(aq) + 9 H2O(l)
La loi de vitesse de la réaction a été déterminée expérimentalement. Elle se présente sous la forme :
v = k [H3O+]2.[BrO3].[I], où k est la constante de vitesse de la réaction (k = 51 L3.mol3.s1 à 298 K).
Le mécanisme envisagé pour cette réaction est le suivant :
1. Peut-on appliquer l’approximation des états quasi-stationnaires à toutes les espèces intermédiaires ? Justifier
votre réponse.
2. L’approximation de l’étape cinétiquement déterminante s’applique-t-elle à un des actes élémentaires ? En
déduire une nouvelle expression de la vitesse de la réaction.
3. Les réactions 1 et -1 étant toutes deux très rapides, quelle approximation peut-on faire sur la relation liant v1
et v-1 ?
4. Exprimer la vitesse spécifique de la réaction d'oxydation.
5. Montrer que ce mécanisme réactionnel est en accord avec la loi de vitesse déterminée expérimentalement. En
déduire l’expression littérale de k.
BrO3 + 2 H3O+ H2BrO3+ + 2 H2O équilibre rapide
H2BrO3+ + I IBrO2 + H2O réaction lente
IBrO2 + I I2 + BrO2 réaction rapide
BrO2 + 2 I + 2 H3O+ I2 + BrO + 3 H2O réaction rapide
BrO + 2 I + 2 H3O+ I2 + Br + 3 H2O réaction rapide
I2 + I I3 équilibre rapide