TP 6 :Réactions lentes et rapides, facteurs cinétiques et catalyseurs.

TS
Thème B : comprendre,
lois et modèles
TP 6 : Réactions lentes et rapides,
facteurs cinétiques et catalyseurs.
Objectifs :
- Mettre en évidence quelques paramètres influençant l’évolution temporelle d’une réaction chimique : concentration,
température.
- Mettre en évidence le rôle d’un catalyseur et différencier trois types de catalyse.
- Extraire et exploiter des informations sur la catalyse.
1. Observer des réactions lentes et rapides.
Introduire 10 mL d’une solution aqueuse de permanganate de potassium acidifiée (concentration c = 1,0.10-3 mol.L-1) dans
deux béchers de 50 mL.
Ajouter simultanément 10 mL d’une solution aqueuse de sulfate de fer II (concentration c = 1,0.10-1 mol.L-1) dans un bécher,
et 10 mL d’une solution aqueuse d’acide oxalique (concentration c = 1,0.10-1 mol.L-1) dans l’autre bécher et relever la durée
nécessaire pour observer la décoloration totale de la solution.
L’agitation peut se faire à l’aide d’un agitateur en verre à la main.
Données : pour réaliser cette expérience vous disposez de deux pipettes jaugées de 10 mL, d’un chronomètre et vous êtes au
moins deux par binôme…
1- Parmi les espèces mises en jeu, on peut considérer que seuls les ions permanganate colorent le milieu. Expliquer pourquoi
la durée nécessaire à la décoloration de la solution coïncide avec la durée de réaction.
2- Quelle est la transformation chimique la plus rapide ? Pourquoi dit-on que ces deux réactions ont des cinétiques
différentes ?
3- Comparer la vitesse des réactions précédentes avec celle de la formation de la rouille. Commenter.
2. Modification de la durée d’une réaction : influence de facteurs cinétiques.
La phénolphtaléine est un indicateur coloré acido-basique dont la forme incolore A se transforme en la forme fuchsia B par
réaction avec les ions hydroxyde HO- dès que le pH devient supérieur à 9.
A partir de pH = 12, la forme B réagit aussi avec les ions hydroxyde et se décolore lentement pour donner une forme C.
Cette activité s’intéresse aux paramètres qui influent sur la durée de cette décoloration à pH élevé.
2.1.
Influence de la concentration.
Vous disposez de trois solutions d’hydroxyde de sodium S0, S1 et S2 de concentration respective :
c0 = 2,0 mol.L-1,
c1 = 0,50 mol.L-1 et c2 = 0,40 mol.L-1 (Lunettes de protection obligatoires pour cette manipulation).
1. Proposer un protocole pour mettre en évidence l’influence de la concentration.
2. Le réaliser et noter les mesures.
3. Quelle conclusion peut être proposée quand à l’influence de la concentration en ions hydroxyde sur la durée de la
décoloration de la phénolphtaléine ?
2.2.
Influence de la température.
Vous disposez d’un bain marie, élever sa température à 50°C.
Proposer un protocole pour mettre en évidence l’influence de la température.
1. Le réaliser, à quelle valeur faut-il comparer la nouvelle mesure.
2. Quelle nouvelle conclusion pouvons-nous en tirer ? Quelle autre expérience pourrait confirmer cette conclusion ?
3. Modification de la durée d’une réaction : rôle d’un catalyseur.
L’eau oxygénée, utilisée couramment en tant que désinfectant ou décolorant (textiles par exemple), est une solution de
peroxyde d’hydrogène H2O2.
Le peroxyde d’hydrogène H2O2 se décompose naturellement selon la réaction suivante : 2 H2O2(aq)  2 H2O(l) + O2(g).
Cette transformation est lente à 25 °C. Nous allons étudier trois types de catalyseurs qui accélèrent la décomposition du
peroxyde d’hydrogène.
Avant de teindre les textiles,
ces deniers sont blanchis par
ajout d’eau oxygénée.
3.1.
Protocole expérimental :



Préparer quatre tubes à essais remplis à moitié d’eau oxygénée à 10 volumes. Les numéroter de 1 à 4.
Le tube n°1 sera le tube témoin.
Ajouter dans le tube à essais :

n°2 : un fil de platine.

n°3 : un morceau de navet écrasé.

n°4 : 5 mL de solution de chlorure de fer III à c = 0,20 mol.L-1.

Préparer un cinquième tube à essais rempli à moitié d’eau et de 5 mL de solution de chlorure de fer III.
1. Comparer l’aspect des contenus des tubes à essais en cours de transformation.
2. Décrire l’évolution de la couleur de la solution dans le tube à essais n°4 en la comparant avec celle du tube à essais
n°5.
3.2.
Interprétation.
4. Pourquoi observe-t-on une effervescence dans les tubes à essais ?
5. Les espèces ajoutées dans les tubes à essais sont-elles des réactifs de la réaction étudiée ?
6. Que peut-on dire de l’évolution de la concentration en ions Fe3+, responsables de la couleur orangée de la solution du
tube à essais n°4 ?
6.1.
Conclusion.
7. Les espèces introduites dans les tubes à essais sont appelées catalyseurs. Quelles sont les caractéristiques des catalyseurs
mises en évidence dans cette activité ?
8. Le navet contient une espèce chimique appelée catalase. Faire une recherche pour connaître sa nature.
9. On distingue trois types de catalyseurs : homogènes, hétérogènes et enzymatiques. Faire une recherche pour
comprendre ces termes.
10. Classer les catalyseurs utilisés dans l’activité dans les trois catégories évoquées ci-dessus.