Exercices corrigés : Tableau d`avancement

Exercices corrigés : Tableau d’avancement BAC
LE TABLEAU D’AVANCEMENT
Exercice 1
Enoncé :
On se propose d’étudier la formation du diiode au cours de la réaction lente et totale :
H2O2 + 2I- + 2H3O+ 
 I2 + 4H2O
On a introduit 50 mL d’acide sulfurique de concentration molaire C= 1 mol.L-1, 90 mL d’une solution d’iodure de
potassium de concentration molaire C1=0,1 mol.L-1 et 10 mL d’eau oxygénée de concentration molaire C2=0,1
mol.L-1.
1- Calculer la quantité de matière initiale de chaque constituant.
2- Dresser le tableau d’avancement de la réaction.
3- Déterminer l’avancement maximal. Déduire le réactif limitant.
Corrigé :
Rappel : Il s’agit d’une solution aqueuse, la quantité de matière
n=C(mol.L-1) .V(L) avec 1 mL = 10-3 L.
- n0(H3O+) = C.V
A.N : n0(H3O+) = 1.0,05 = 5.10-2 mol
- n0(I ) = C1.V1
A.N : n0(I-) = 0,1.0,09 = 9.10-3mol
- n0(H2O2 ) = C2.V2 A.N : n0(H2O2 )=0,1.0,01=10-3mol
2–
H2O2 + 2 I + 2 H3O  I2 + 4H2O
équation
Etat de la réaction Avancement n(H2O2)
t=0
t>0
-3
+
–
n(I )
-3
+
n(H3O )
-2
n(I2) n(H2O)
0
10
9.10
5.10
0
0
x
-3
-3
-2
x
4x
10 - x 9.10 - 2 x 5.10 - 2 x
3Rappel : L’avancement maximal est la plus petite valeur théorique
de l’avancement x qui annule l’une des quantités de matière initiales
des réactifs arrête la réaction chimique donc c’est la valeur
maximale que peut prendre l’avancement x.
Pour déterminer l’avancement maximal, on détermine la plus petite valeur de x en résolvant ce système
d’équations :
{
* nt (H2O2 ) = 0 ou
* nt (I- ) = 0 ou
* nt (H3O+ ) = 0
*103  x  0 ou
* 9.103  2x  0 ou
{ * 0,05  2x  0
d' où
{
* x1 103 mol
* x2  4,5.103 mol
* x3  2,5.102 mol
x1  x 2  x3 donc x1  xmax  10 3 mol
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Exercice 2
Enoncé :
Lors de l’étude de la réaction totale des ions iodures I- avec les ions peroxodisulfates S2O82-
2I- + S2O82- 
 I2 + 2S2O42on a obtenu le graphe de la quantité de matière de I- en fonction du temps :
-
-3
n(I )(10 mol)
5
4
3
2
1
t(min)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1A partir du graphe, donner les quantités de matière initiale et finale des ions iodures. Déduire que S2O82- est
le réactif limitant.
2- Dresser le tableau d’avancement de la réaction. On pourra poser n0(S2O82-) comme quantité de matière initiale
des ions peroxodisulfates.
3Déterminer la quantité de matière initiale des ions peroxodisulfates.
Corrigé :
Rappel :
En général, sur le graphe de variations de la quantité de matière
d’un réactif sont indiquées les valeurs des quantités de matière
initiale et finale. Pour une réaction chimique totale, on peut
rencontrer l’un des cas suivants :
1er cas : le réactif est limitant
2ème cas : le réactif est en excès
nt (réactif)
n0 (réactif)
nt(réactif)
n0(réactif)
nf (réactif)
t(min)
nf(réactif) =0
0
0
Car nf(réactif) = 0
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t(min)
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Car nf(réactif) > 0
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1- A partir du graphe de l’exercice 2, on a :
n0(I ) = 5.10-3 mol et nf(I-) = 10-3 mol. la réaction étant totale et I- est le réactif en excès car nf(I-)>0 donc S2O82- est
le réactif limitant.
2-
S2O82–
t=0 0
t>0
tf
x
+
2 I– I2 + 2 SO42–
n0(S2O82–)



n0(S2O82–) – x
   x
x
x
nf(I-)= n0(I–) – 2xf
xf
 xf
xf nf(S2O82–)= n0(S2O82–) – xf
3- nf(I-) = 10-3 mol , d’où 5.10-3 – 2xf = 10-3 ; 2xf = 5.10-3 -10-3 mol= 4.10-3 d’ou xf = 2.10-3 mol.
et comme nf(I-) > 0 ce qui montre I- est le réactif en excès donc S2O82– est le réactif limitant donc nf(S2O82–) =0
n0(S2O82–) – xf = 0 ; n0(S2O82–) = xf = 2.10-3 mol.
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