Chimie-DS1 - MP*1

MP*1-2015/2016
Chimie-DS1
Exercice :
Obtention du dioxyde de soufre
La combustion totale du soufre par le dioxygène de l’air est :
Le dioxygène apporté par l’air est introduit en excès de sorte que l’on fait brûler  moles de
soufre dans un four de façon à ne consommer que la moitié de la quantité initiale de
dioxygène introduit.
1) Déterminer en fonction de la quantité initiale  en soufre, la quantité de chacun
des gaz présents avant et après la combustion.
2) Calculer l’enthalpie standard de réaction  supposée indépendante de la
température. La réaction est-elle endothermique ou exothermique ?
3) Un mélange constitué de soufre et d’air en excès dans les proportions indiquées ci-
dessus, entre à 298 K dans le four. Calculer la température finale de combustion isobare et
adiabatique.
Données :
   ;    ;
   ;   ;
Problème :
Etude de la cinétique de la réaction entre un ion bromure et un ion bromate
On considère la réaction lente  : 
Tous les constituants de cette réaction sont sous forme aqueuses. La réaction est supposée
totale et la cinétique obéit à la loi expérimentale suivante :
On se propose d’établir un protocole permettant de déterminer la constante .
Protocole :
Dans une première expérience, on mélange à  :
* d’eau
* de solution aqueuse de bromure de potassium, , de concentration égale à
* de solution aqueuse de bromate de potassium,
, de concentration égale à
* de solution aqueuse de thiosulfate de sodium, 
   de concentration égale
à 

Au temps   , on ajoute rapidement  d’une solution à d’acide
sulfurique considéré ici comme un monoacide fort.
On note le temps  de réapparition de la couleur jaune et on ajoute aussitôt  de
thiosulfate de sodium. Cette opération est répétée  fois, les temps sont notés . On négligera
la variation de volume due aux additions successives de ce réactif.
1- L’ion thisosulfate 
 réagit de façon totale et instantanée sur le dibrome suivant la
réaction (2) : 
1-a- On se place dans l’intervalle de temps . Calculer les concentrations ,
,  et   au temps   
1-b- Faire le tableau d’avancement de la réaction (1) seule pour  . On introduira 
la concentration du degré d’avancement de la réaction (1) à l’instant .
1-c- En déduire le tableau d’avancement de la réaction (2), l’état initial étant celui de la
réaction (1) à l’instant t. On précisera le facteur limitant de la réaction (2).
1-c- Que doit-on penser du taux de variation de l’ion  ? Quel est l’ordre apparent de la
réaction (1) réalisée dans ces conditions ?
1-d- Le dibrome est de couleur jaune. Pourquoi la couleur jaune apparait-elle dans le milieu
réactionnel au temps  ? En déduire le degré d’avancement de la réaction (1) au temps  et
au temps.
1-e-Dans l’expérience décrite, combien de fois peut-on observer l’apparition de la couleur
jaune ?
2- Dans des conditions analogues à l’expérience précédente, on réalise un mélange
équimolaire de concentration c en ions bromure  et en ion bromate 
 en présence de
thiosulfate. On appelle toujours  la concentration en ions bromate consommé à l’instant .
2-a- En s’aidant des résultats des questions 1-b et 1-c, établir l’expression de la concentration
en ions bromure et en ion bromate à l’instant .
2-b- Etablir la loi de vitesse
   où a désigne une constante que l’on
déterminera en fonction de  et 
2-c- Dans les conditions de l’expérience précédente on a trouvé   . Déterminer
.
2-d- En déduire le temps de demi-réaction.