1S Observer TP.9 (B) : Suivi d`une transformation chimique Objectif

1S Observer
TP.9 (B) : Suivi d’une transformation chimique
Objectif :
 Utilisation d’un nouvel outil, le tableau d’avancement, pour suivre l’évolution d’une transformation chimique.
 Utiliser un suivi spectrophotométrique d’une transformation chimique.
On se propose de suivre l’évolution de la transformation chi mique en solution aqueuse entre les ions iodure I-, et les ions
peroxodisulfate S2O82- selon l’équation-bilan : 2 I-(aq) + S2O82-(aq) = I2(aq) + 2 SO42-(aq)
Couleurs des espèces chi miques en solution :
 Ion iodure I- : Incolore
 Ion peroxodisulfate S2O82- : incolore
 Molécule diiode I2 : Jaune-Brun
 Ion sulfate SO42- : Incolore
La molécule de diiode formée est la seule espèce colorée qui absorbe dans le visible, la transformation peut alors être
suivie par la mesure de l’absorbance A du diiode formé.
Remarque : la transformation chi mique a lieu entre une solution aqueuse d’iodure de potassium (K++ I-) et une solution de
peroxodisulfate de sodium (2Na+ + S2O82-), l’équation-bilan citée ci-dessus ne tient pas compte des espèces chimiques
qui ne participent pas à la transformation (Espèces spectatrices).
Matériel utilisé :
 Spectrophotomètre
 Interface d’acquisition + Ordinateur
 Solution d’iodure de potassium de concentration 1,0 mol.L-1
 Solution de peroxodisulfate de sodium de concentration 0,10 mol.L-1
I. Protocol expérimental :
I.1 : Réglage du logiciel LatisPro :
 Relier la sortie analogique du spectrophotomètre à l’entrée analogique EA0 de l'interface l’interface d’acquisition.
 Ouvrir le logiciel LatisPro.
 Dans la fenêtre <<Paramètres>>, choisir <<Paramétrage de l’acquisition>>.
 Sélectionner l’entrée EA0
 Dans <<Acquisition>>, choisir :
 Temporelle
 96 points
 Durée totale : 8 min
 Déclenchement : Aucune
I.2 : Réglage du spectrophotomètre
 Prélever, à l’aide d’une pipette graduée un volume V1 = 3,0 mL de solution d'iodure de potassium et la verser dans
une cuve.
 Placer la cuve dans le spectrophotomètre. Sélectionner la longueur d’onde  = 580 nm et régler le zéro avec cette
solution.
 Laisser la cuve en place.
I.3 : Mesures
 Prélever, à l’aide d’une pipette jaugée un volume V2 = 1,0 mL de solution de peroxodisulfate d’ammonium.
 Le plus rapidement possible : vider le contenu de la pipette dans la cuve déjà en place dans le spectrophotomètre,
agiter avec un petit agitateur en verre (le mélange doit être homogène), fermer le capot du spectrophotomètre
puis, dans la barre d’outils de Latis Pro, cliquer sur l’icône Acquisition.
 Enregistrer la courbe obtenue dans votre espace personnel.
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II. Exploitation
 Effectuer un clic droit de la souris dans la fenêtre du graphique et sélectionner l’opération <<Calibrage>> qui permet
d’obtenir une échelle automatique. Si elle ne convient pas, sélectionner l’opération <<Annuler calibrage>>.
 Cliquer sur l’icône Liste Des Courbes puis double-cliquer sur EA0 et préciser dans le champ <<Nom de l’ordonnée>> :
A et dans le champ <<Unité de l’ordonnée>> : aucune.
 Effectuer un clic droit de la souris dans la fenêtre du graphique et sélectionner l’outil <<Réticule>>.
 Effectuer un deuxième clic doit de la souris dans la fenêtre graphique et sélectionner <<Lié à la courbe>>… A. Puis,
relever, à l’aide du <<Réticule>>, la valeur finale Af de l’absorbance.
 Quitter l’outil <<Réticule>> : effectuer un clic droit de la souris et sélectionner <<Terminer>>.
 Ecrire la relation entre Af et [I2]f, en déduire la valeur du coefficient de proportionnalité k entre l’absorbance et
la concentration de I2.
 Proposer une interprétation de la courbe A = f(t) obtenue.
 Si on forme une quantité n(I2) mol de diiode pendant la transformation chi mique, quelle quantité de matière
n(SO42-) en ion sulfate est-il formé ? Justifier.
 Comment déterminer la quantité de matière n(I2) formée à une date t, à partir de la courbe de l’absorbance At ?
Trouver la relation littérale et numérique qui permet ce calcul.
 Calculer les quantités de matière initiales en réactifs n0(I-) et n0(S2O82-).
 A partir de la courbe A = f(t), calculer toutes les 30 s la quantité de matière n(I-), n(S2O82-), n(I2) et n(SO42-) , en
mol, des 4 espèces chi miques participant à la transformation chi mique. Compléter le tableau suivant :
0
30
60
90
120
150
180
210
n(I-)
n(S2O82-)
n(I2)
n(SO42-)
240
270
300
330
360
390
420
450
n(I-)
n(S2O82-)
n(I2)
n(SO42-)
 Soit x la quantité de matière de diiode formée à une date t, on peut alors écrire x = n(I 2). Exprimer, en vous aidant du
tableau ci-dessus, les quantités de matière n(I-), n(S2O82-), et n(SO42-) en fonction de x.
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 Compléter les deux premi ères lignes du tableau ci-dessous, appelé <<tableau d’avancement>>.
 Tracer ci-dessous les courbes représentant les variations des quantités de matière n(I-), n(S2O82-), n(I2) et n(SO42-)
en fonction de x.
 Interpréter l’allure des courbes (Sens de la pente, intersection avec les axes).
 On dit que lors de cette transformation, l’ion peroxodisulfate S2O82- est le réactif limitant, ou que l’ion iodure I- est
en excès. Expliquer ces deux affirmations.
 Monter que ces résultats peuvent se retrouver à l’aide de la dernière ligne du tableau d’avancement.
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Equation-bilan
2 I-(aq) + S2O82-(aq) = I2(aq) + 2 SO42-(aq)
Etat du système
Avancement
Quantité de matière en mol
Etat initial
x = 0 mol
Etat intermédiaire
x augmente
Etat final
xmax = mol