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Physique, Chapitre 3
Terminale S
T.P./COURS :
EXPERIENCES DE MISE EN EVIDENCE EN CINETIQUE ET CATALYSE
I – REACTION RAPIDE OU LENTE ?
Expérience n°1: Réaction entre les ions plomb et les ions iodure
 Dans un tube à essai, verser 5mL de nitrate de plomb
 Ajouter environ 1mLd’iodure de potassium
Observations :
Interprétation :
Ecrivons l’équation chimique de la réaction qui a eu lieu :
Conclusion :
Expérience n°2 : Réaction entre l’eau oxygénée et les ions iodure




Dans un bécher, verser 10 mL d’eau oxygénée à 110 volumes diluée 10fois
5 mL d'acide sulfurique (2H+(aq) +
(aq)) (Porter des lunettes !)
Agiter avec un agitateur magnétique.
Verser d'un seul coup, 5 mL d’iodure de potassium (K+(aq) + I-(aq)) à 1.10-2 mol.L-1
Observations :
Interprétation :
Ecrivons l’équation chimique de la réaction qui a eu lieu :
H2O2(aq) / H2O (l ) :Réduction de l’eau oxygénée :
I-(aq) / I2(aq) : Oxydation des ions iodure :
Equation-chimique :
Conclusion :
II - LES FACTEURS CINETIQUES
1)
Influence de la température
Expérience
Réalisons la réaction entre les ions iodure et l’eau oxygénée pour trois températures différentes :
Pour cela, on prépare :
 3 béchers de 250 mL comprenant chacun :

10 mL d’iodure de potassium (KI) à 0,20 mol.L-1

10 mL d’acide sulfurique (H 2SO4) à 0,50 mol.L-1

30 mL d’eau distillée

Le bécher n°1 doit tremper dans un bécher de 600 mL contenant un mélange Eau + Glace,

Le bécher n°2 doit rester à température ambiante,

Le bécher n°3 doit tremper dans un bécher de 600 mL contenant de l’eau bouillante,

Chaque bécher de 250mL doit avoir son thermomètre.
 3 éprouvettes graduées contenant chacune 50 mL d’eau oxygénée (H2O2) à 1,0.10-2 mol.L-1.
 Puis verser simultanément dans les 3 béchers de 250 mL le contenu des 3 éprouvettes graduées.
N° du bécher
Température
[I-]0 (en mol.L-1)
[H+]0 (en mol.L-1)
[H2O2]0 (en mol.L-1)
COMPRENDRE
1
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3
Temps et évolution chimique
Chimie
Chapitre 3 : Cinétique et catalyse
Observations
Interprétation et conclusion
2)
Influence du milieu réactionnel
a) Rôle de la concentration en réactifs
Expérience
Réalisons à nouveau la réaction entre les ions iodure à 0,20 mol.L-1 et l’eau oxygénée à 1,0.10-2
proportions de réactifs différentes et à la même température. Pour cela, on prépare :
 3 béchers de 250 mL selon le tableau ci-contre :
N° du bécher
 3 éprouvettes graduées contenant chacune 50 mL d’eau oxygénée
-2
-1
(en mL)
(H2O2) à 1,0.10 mol.L
(en mL)
 Puis verser simultanément dans les 3 béchers de
250 mL le contenu des 3 éprouvettes graduées.
(en mL)
-
mol.L-1 mais avec des
1
10
2
20
3
40
10
10
10
30
20
0
-1
[I ]0 (en mol.L )
Observations :
[H+]0 (en mol.L-1)
[H2O2]0 (en mol.L-1)
Interprétation et conclusion :
b) Rôle du solvant
Expérience
 Placer environ 2 mL d’iodoéthane et 2 mL triéthylamine dans 2 tubes à essais.
 Ajouter environ 5 mL de propanone dans le premier tube et autant d’hexane dans le second tube.
Observations :
Interprétation et conclusion :
c) Rôle de la surface de contact entre les réactifs
Expérience :
 Plaçons 5mL d’acide chlorhydrique à 1,0mol.L-1 dans 2 tubes à essais.
 Ajoutons du zinc solide, en grenaille (1 morceau) dans l’un, en poudre (une saptule) dans l’autre.
 Approcher une allumette enflammée.
Observations :
Interprétation :
Ecrivons l’équation chimique de la réaction qui a eu lieu :
Couple Zn2+(aq)/Zn(s)oxydation du zinc :
Couple H+(aq)/H2(g)
réduction des ions oxonium :
Equation-chimique :
Conclusion :
COMPRENDRE
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Temps et évolution chimique
Chimie
Chapitre 3 : Cinétique et catalyse
III - CATALYSE
1)
Catalyse hétérogène
Expérience
 Introduire 5 mL d'eau oxygénée à 110 volumes dans un tube à essai,
 Ajouter de la poudre de dioxyde de manganèse solide.
 Placer une allumette avec son extrémité encore incandescente.
Observations
Interprétation
Quel gaz est mis en évidence par l’allumette incandescente ?
Couple H2O2 (aq) / H2O (l) :
Couple O2 (g) / H2O2 (aq) :
Equation-chimique :
Conclusion :
2)
Catalyse homogène
Expérience
 Mélanger dans un bécher haut de 150 mL :
 50 mL de solution de tartrate de sodium (Na +(aq) + C4H4O62-(aq)) à 60 g.L-1
 50 mL de solution d’eau oxygénée (H2O2 (aq)) à 20 Vol.
 Faire tiédir la solution à 45 °C en l’agitant ;
 Ajouter 5,0 mL de solution de chlorure de cobalt II (Co 2+(aq) + 2 Cℓ-(aq)) à 40 g.L-1 .
 Verser un peu de mélange réactionnel dans un tube à essai afin de le remplir à moitié.
 Ajouter un tube à dégagement à l’extrémité de ce tube à essai.
 Remplir un tube à essai d’eau de chaux, et tremper le tube à dégagement dedans.
 Noter l’ensemble des observations et leur chronologie.
Observations
Interprétation :
 Bilan de la réaction entre les deux couples rédox :
Couple H2O2 (aq) / H2O(ℓ) :
Couple CO2(g) / C4H4O62-(aq) :
Equation-chimique :

Intervention du catalyseur :
Le catalyseur constitue un couple rédox Co 3+ (aq) / Co2+ (aq) :

Les ions Co2+ (aq) réagissent avec l’eau oxygénée H 2O2 (aq) :

Les ions Co3+ (aq) formés réagissent avec les ions tartrate C4H4O62-(aq) :
Conclusion :
COMPRENDRE
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Temps et évolution chimique