CINÉTIQUE CHIMIQUE

Chimie
GCI 190
Laboratoire 2
CINÉTIQUE CHIMIQUE
OBJECTIFS :
Cette activité vise l’étude de certains paramètres contrôlant la vitesse d’une réaction soit la
concentration des réactifs et l’influence de la température.
La réaction étudiée est l’interaction chimique entre l’ion persulfate (peroxodisulfate) et l’ion
iodure. Le produit de la réaction est l’ion triiodure qui est un complexe moléculaire entre l'iode et
l'ion iodure.
-2
-2
S2O8 (aq) + 3 I- = 2 SO3 (aq)+ I3- (aq)
En présence d’amidon l’ion triiodure donne une coloration bleue intense, ce qui facilite sa
détection. Dans la manipulation on ajoute une quantité connue d’ion thiosulfate qui réagit
rapidement avec l’ion triiodure empêchant l’apparition de la couleur bleue. Ce n’est que lorsque
le thiosulfate est épuisé que la couleur bleue apparaît. Plus la réaction entre le persulfate et
l’iodure sera rapide, plus vite apparaîtra la couleur bleue.
En laboratoire, la concentration de thiosulfate est maintenue constante et on varie la
concentration d’abord du persulfate, ensuite de l’iodure. Ceci permettra de mettre en évidence
l’influence des deux réactifs sur l’évolution de la vitesse de la réaction.
Comme il s’agit d’une réaction impliquant des ions, la vitesse de la réaction évoluera selon la
force ionique i.e. la concentration totale des ions en solution. Pour éviter une telle variation, le
mélange étudié est complété par une solution de KNO3 plutôt que par de l’eau déionisée.
Il sera question aussi dans le cadre de cette expérience de la variation de la réaction en fonction
de la température ainsi que l’influence d’un catalyseur sur la vitesse de réaction.
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MATÉRIEL :
• Fioles de 50 et 125 ml.
• Solution de Na2S2O3 (0,010 M).
• Solution de Cu(NO3)2 (0,02 M).
• Amidon solide.
• 250 ml de solution 0,20 M en (NH4)2S2O8.
• 250 ml de solution 0,20 M en KI.
• 250 ml de solution 0,20 M en KNO3.
MANIPULATIONS
1- Détermination de la vitesse de la réaction à température constante
Procédure :
La détermination de l’influence de certains paramètres sur la vitesse de la réaction consiste en
plusieurs expériences. Les caractéristiques de ces expériences sont résumées dans le tableau 1, et
les étapes ci-dessous constituent la première expérience :
a) Pipetter 10 ml de la solution de Na2S2O3 0.010 M dans la fiole de 125 ml, ajouter une
pincée d'amidon solide (environ 1 gramme) et 20 ml de KI 0,20 M.
b) Homogénéiser l’ensemble à l'aide d'un petit agitateur magnétique.
c) Pipettez 20 ml de la solution de (NH4)2S2O8 dans une fiole sèche de 50 ml.
d) Ajoutez rapidement le contenu de la fiole de 50 ml au mélange réactionnel contenu dans la
fiole de 125 ml et actionner le chronomètre. Lorsque la couleur bleue apparaît, arrêtez le
chronomètre et notez le temps de réaction.
Répétez l'expérience # 1 et faites les expériences 2 à 5 une seule fois.
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FIOLE de 125 ml
FIOLE de 50 ml
Exp.
Amidon
Na2S2O3
KI
KNO3
(NH4)2S2O8
KNO3
1
1g solide
10
20
0
20
0
2
1g solide
10
20
0
10
10
3
1g solide
10
20
0
5
15
4
1g solide
10
10
10
20
0
5
1g solide
10
5
15
20
0
Tableau 1 : Expériences constituant l’étude des paramètres influençant la vitesse de réaction.
2- Influence d'un catalyseur
Une solution de Cu(NO3)2 (0,02 M) sera utilisée en guise de catalyseur.
Répéter l'expérience #4 dans les mêmes conditions en ajoutant une goutte de Cu(NO3)2 (0,02M)
dans la fiole 125 ml. Refaire l'expérience avec deux gouttes ou trois gouttes de Cu(NO3)2 (0,02
M).
3- Influence de la température
Pour étudier l'influence de la température, il faut refroidir le bain avec de la glace pour obtenir
une température de quelques degrés (0 – 3)oC. Répétez l'expérience #4 dans ces conditions. Il est
important de laisser les solutions refroidir quelques minutes dans le bain avant de les mélanger.
Noter la température du mélange à la fin de la réaction.
Refaire l'expérience #4 à une température de (30-35)oC.
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CALCULS ET DISCUSSIONS
La vitesse de la réaction dans chacun des cas peut se calculer sachant que, dans toutes les
expériences, une même quantité de thiosulfate a été consommée parce qu'une même quantité de
triiodure a été produite.
-2
-2
S2O8 (aq) + 3 I- (aq) = 2 SO4 (aq) + I3- (aq)
-2
-2
2 S O (aq) + I - (aq) = S O + 3 I- (aq)
2
3
3
4
6
Le rapport doit inclure les éléments suivants :
• Calculs de la vitesse de la réaction à partir des résultats expérimentaux obtenus
•
Détermination de l’ordre de la réaction selon les 2 réactifs
•
Détermination de la constante cinétique
•
Discuter de l’influence du catalyseur
•
Discuter de l’influence de la température.
RÉDACTION DU RAPPORT DE LABORATOIRE
La rédaction du rapport de laboratoire doit se faire selon les consignes présentées sur le site web
du cours (http://www.civil.usherbrooke.ca/cours/gci190/protocole.html), et les résultats présentés
tel que décrit ci-dessous :
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PRISE DES RÉSULTATS
Vitesse de réaction à température constante
Expérience
-2
Temps
Vitesse
S2O8 (aq)
I-
Const. vitesse
(s)
[M]/sec
[M]
[M]
K
K
1
1
2
3
4
5
• Influence d'un catalyseur
Le catalyseur utilisé était une solution de Cu(NO3)2 0,02 M
Expérience
-2
Temps
Vitesse
S2O8 (aq)
I-
(s)
[M]/sec
[M]
[M]
1 goutte
2 - 3 gouttes
• Influence de la température
-2
Expérience
Temps
Vitesse
S2O8 (aq)
I-
Température
(s)
(M)/sec
(M)
(M)
K
0 – 3oC
30 – 35oC
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