Chapitre 08 TP Cours: Temps et évolution chimique- Cinétique et catalyse Terminale S

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O.A Physique Chimie

Bécher A Bécher B

I) Réactions rapides, réactions lentes...

Lorsque l'on mélange deux réactifs, il peut se produire une réaction chimique. Celle-ci est-elle nécessairement rapide?

Dans un bécher A, verser 10 mL d'une solution de sulfate de fer (II), Fe2+ (aq) + SO4

2-(aq), 1,0 x 10-2 mol.L-1.

Dans un bécher B, verser 10 mL d'une solution d'acide oxalique, H2C204 (aq), à 5,0 x 10-1 mol.L-1.

Ajouter simultanément dans chaque bécher, 5 mL d'une solution acidifiée de permanganate de potassium, K+ (aq) + Mn04

-(aq), à 1,0 x 10-3 mol.L-1. Agiter et comparer l'évolution des deux mélanges (doc. 1). 1) Écrire les équations des réactions d'oxydoréduction qui se produisent dans les béchers A et B. Couples mis

en jeu : Fe3+

(aq)/ Fe2+

(aq), Mn04- (aq)/ Mn

2+ (aq), et CO2(g)/ H2C204 (aq).

2) Laquelle de ces deux réactions est la plus rapide ? Quel critère permet de les classer ?

3) Pourquoi dit-on que ces deux réactions ont des cinétiques différentes ?

II) Facteurs cinétiques

Divers paramètres, appelés facteurs cinétiques, agissent sur la rapidité d'évolution d'un système chimique. Quels sont ces facteurs ? Quels sont leurs effets ? Compétence exigible au baccalauréat • Mettre en œuvre une démarche expérimentale pour mettre en évidence quelques paramètres influençant l'évolution temporelle d'une réaction chimique : concentration, température.

A) Influence des concentrations

Réaction étudiée En milieu acide, les ions thiosulfate S203

2-(aq) réagissent lentement avec les ions hydrogène H+ (aq) pour

donner du soufre S(s) et du dioxyde de soufre S02 (aq) selon la réaction d'équation :

S2032- (aq) + 2 H+ (aq) H20 (aq) + S (s) + S02 (aq)

Le soufre reste en suspension dans la solution et le mélange s'opacifie progressivement. L'appréciation de la

rapidité d'évolution du système se fait en mesurant la durée td nécessaire à la disparition visuelle d'un motif

place sous le bécher et toujours observe dans les mêmes conditions (document ci-dessous).

Matériel et produits disponibles

Des béchers identiques de 100 mL;

Deux éprouvettes graduées de 15 mL et 25 mL;

Un chronomètre;

Trois solutions de thiosulfate de sodium : 2 Na+ (aq) + S2032-

(aq), à 0,5.10-1 mol.L-1 ; 1,0.10-1 mol.L-1 et 5,0.10-1 mol.L-1.

Trois solutions d'acide chlorhydrique : H+ (aq) + Cl-(aq), à 0,5.10-1 mol.L-1 ; 1,0.10-1 mol.L-1 et 5,0.10-1 mol.L-1

Manipulation

Proposer un protocole permettant de mettre en évidence l'influence de la concentration initiale de l’un des réactifs sur la rapidité de la réaction étudiée.

Mettre en œuvre ce protocole après discussion avec le professeur. 1) Faire la synthèse des observations effectuées sur le rôle des concentrations des réactifs sur la rapidité

d’évolution, d'un système, siège d'une réaction chimique.

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B) Influence de la temperature

Réaction étudiée La réaction étudiée est la réaction entre les ions permanganate, Mn04

-(aq), et l'acide oxalique, H2C204 (aq),

d'équation : 2 Mn04-(aq) + 5 H2C204 (aq) + 6 H+(aq) 2 Mn2+(aq) + 10 CO2 (g) + 8 H20 (l)

Lorsque l'ion permanganate est le réactif limitant, la disparition, dans le mélange réactionnel, de la couleur

violette indique la fin de la réaction.

Matériel et produits disponibles

Des béchers identiques de 100 mL;

Éprouvette graduée de 25 mL;

Un chronomètre;

De la glace pilée dans un cristallisoir;

Un bain-marie à 50 °C;

Une solution acidifiée de permanganate de potassium, K+ (aq) + Mn04-(aq), à 5,0.10-3 mol.L-1;

Une solution d'acide oxalique, H2C204 (aq), 1,0.10-1 mol.L-1.

Manipulation

Rédiger un protocole permettant de mettre en évidence l'influence de la température sur la rapidité de la réaction étudiée.

Mettre en œuvre ce protocole après discussion avec le professeur.

2) Faire la synthèse des observations effectuées propos du rôle de la température sur la rapidité d’évolution

d'un système, siège d'une réaction chimique.

Compétence exigible au baccalauréat • Mettre en œuvre une démarche expérimentale pour mettre en évidence le rôle d'un catalyseur.

C) Influence des catalyseurs

Réaction étudiée La réaction étudiée est la décomposition du peroxyde d'hydrogène H202 (présent dans l'eau oxygénée, doc.3)

en dioxygène et eau selon l'équation : 2 H202 (aq) 02 (g) + 2 H20 (l)

Manipulation

Dans quatre béchers marques A, B, C et D, verser 20 mL d'eau oxygénée ou solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène H202 à 30 volumes. Le bécher A sert de témoin.

Introduire : — dans le bécher B, un petit cylindre de platine utilise pour la désinfection et le nettoyage des lentilles

cornéennes ; — dans le bécher C, quelques gouttes d'une solution concentrée de chlorure de fer(III) ou de sulfate de

fer(III); — dans le bécher D, un petit morceau de……………. contenant une enzyme, la

catalase.

Observer.

3) Pourquoi n'observe-t-on pas ou très peu de dégagement de dioxygène dans le bécher A?

4) Quel est alors le rôle du platine, des ions fer (III) et de la catalase dans le déroulement

de cette réaction dans les béchers B, C et D ?

5) Proposer une définition pour les termes suivants : catalyseur; réaction catalysée;

catalyse hétérogène; catalyse homogène; catalyse enzymatique.

6) Rechercher des exemples d'applications de la catalyse dans la vie quotidienne.

7) Rechercher, dans le cours des sciences de la Vie et de la Terre, des exemples de

catalyse enzymatique.

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