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\ 1 · I ......., LYCEE T[CHNIQU,.. . ~ .,,1.. C ! ti; - { pEYDINA LI MAMOU LAYE Année scolaire: 2029-20.2 0 e.s ~ -- Guédiawav,-Dakar CeJlule de Sciences Fhysiqu Cfasst::TS2 [ SERIE D'EXERCICES SUR C4: CINEJIQUE CHl1'JIQUE EXERCICE l: On se propose d'étudier la cinétique de la réaction d'estérification directe de l'éthanoate de 1-méthylpropyle 1/ Prévaration de l'éthanoate de l-méthy:I12rQroi:le. 1 I Ecrire la formule semi développée de l'éthanoate de 1-méthylpropyle. 2/ L'éthanoate de 1-méthylpropyle est obtenu en faisant réagir deux composés organiques A et B. Le réactif B pe~t subir une réaction d'oxydation ménagée pour donner un composé C qui réagit avec la DNl'H mais n'a aucune action sur le réactif de Tollens. Préciser les familles des trois composés organiques A, B et C. 3/ Ecrire les formules semi-développées puis donner les noms des réactifs A et B. 4/ Ecrire l'équation-bilan de la réaction entre les composes A et B. Préciser ses caractéristiques. 11.L Etude cinétigye de la réaction chinùgye d'estérification. Dans un ballon on place I 00mL d'une solution contenant un mélange équimolaire de A et B et quelques gouttes d'acide sulfurique concentré. Le contenu du ballon est maintenu à la température constante de J00°C. Par.dosage acido-basique, on détermine les quantités d'ester formées ne au cours du temps: t(rnin) 0 2 4 6 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 11e(J0-3 moO 0 10 15 20 28 35 41 46 50 53 55 57 59 59 [~ezi (moU-1). . J / Montrer que [estezi =lOXIlc puis compléter le tableau ci-dessus. 2/ Trouver dans le protocole expérimental les moyens utilisés pour augmenter la vitesse de la réaction. 3/ Tracer la courbe donnant la concentration molaire [~ d'ester formée, en fonction du temps. Echdle{lcm ➔ 0, 1 moLL-1 1cm ➔ Smin · 4/ Définir la.vitesse instantanée de formation de l'ester. SI Détr.nniner cette vitesse à t, = 4 min puis à t? = 40 min." Comment évolue la vitt" • .,.~e au c.onrs rln tr.mp~ ? Pourquoi? 6/ D~tenniner la vitesse moyenne de formation de l'ester entre les dates ti = 4 min et tz = 40 min. EXERCICE2; On donne les potentiels standards des deux couples redox suivants: E 0 (H2O2/H2O}= 1,77V et E 0 (O2/HzOz)=0,68V. J / Ecrire !'équation-bilan de fa réaction·naturelle entre les deux couples: 2/ On réalise en présence d'ions Fe2+ de concentration C1 une telle décomposition. L'expérience est réalisée à température constante. On considére que le volume V de la solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène reste constant et que le volume molaire d'un .gaz est Vm= 24 L.mol-1• On utilise V =10 mL de solution de peroxyde d'hydrogène de ,:oncentration molaire volumique C. On ajoute quelques gouttes du catalyseur et on note à divers instants le volume du gaz de dioxygéne dégazé. Les résultats sont indiqués dans le tableau ci-dessous: t (min) 0 5 10 15 20 30 V(O~ (mL) 0 1,56 . 2,74 3,65 4,42 5,56 [H202lra1an1e .10-z molL·1 - -7A -- - --- - ---- ·- .... ···· ---- ·--- - . --- --- --· - a/ Montrer que la concentration volumique du peroxyde d'hydrogène restant en solution est de la fonne: . [#202]ros1sn1e = C- 2 ~ . V.Vm · b/ Tracer la.courbe [H2O2]n.-s1an1e = f(t). cl Définir la vitesse volumique instantanée de disparition du peroxyde d'hydrogène. A quelle date cette vitesse est maximale? · · · T""'t ,{.a ... - . : .. . 1 ~ ··- .. ... -·· . . ; - .·1.: - ., ,., __ ..,_ ... - é/ ~ .. ,..,r:m:.i~.::r &l'üph~qucmcnt en (mo?.L 1 .llul, ) la v1 tes:;c • .,{Lm .. '1. .. .:: msta.ntaJ,cc d .. di.;p«u ... .,n ... u p ... rv,_.,.j.., d'hydrogène aux dates t.., = o et ti, 5 = 15 min. En déduire le sens de l'évolution de la vitesse volunùque in:;tantanée disparition du peroxyde d'hydrogène au cours du temps. e/ Déterminer le temps de demi-réaction. . 3/ Etablir la relation entre les vitesses instantanées de fom1ation du dioxygène et de disparition de l'eau oxy~énée (HzOz). En déduire la vitesse de fomuttion du dioxygène à la date t = 15 min. ] Cours a domicile: 77 513 63 49 (C)Wahab Diop LSLL https://physiquechimie.godaddysites.com 4 I Tracer sur le même graphe les allures des courbes dans les cas où les concentrations d'ions rez+ sont respectivement C,' et C1" tels que C1'> C1 et C1 > Ci''. Les 3 solutions d'ions rez+ ont le même volume. EXERCICE 3: 11 On mélange à l'instant t = 0 et à une température T, un volume V1=I00mL, d'une solution S1 d'iodure de potassium (K+; I-) et de concentration C1 = 6.10-2 mol.L-1 avec un volume V2=I00mL d'une solution Sz de · peroxodisulfate de potassium (2K+; S2O62-) et de concentration molaire Cz = 4.10-2 mol.L·1. a/ Montrer que l'équation de la réaction s'écrit sous la fom1e: · 21· + S2Os2• ➔ lz + 2so,.z-- On donne les couples redox mis enjeu: s20 8z-/s04z- et lz/I· b/ Déterminer les concentrations initiales des ions iodures (I·) et peroxodisulfate (S1Os2·) dans le mélange initial. c/ Le mélange initial est-il dans les proportions stœchiométriques? Si non préciser le réactif limitant,justifier. 2/ Une méthode appropriée pem1et de suivre l'évolution de la concentration des ions S2Os2• restantes dans le mélange, dont la température est maintenue constante. Les résultats sont consignés dans le tableau ci-dessous: 1 [SzOaZ-].10-3 rnoU·1 1 20 1 17 1 14 1 12 10,5 s,1 l 1 1 6,1 1 5,6 1 5,2 1 5,1 1 5 l 5 1 t( min) 1 0 1 5 1 10 1 15 1 20 30 1 40 1 50 1 60 1 70 1 80 1 90 1 100 ' Tracer la courbe représentant la variation de [S2O6Z-J en fonction du temps. Echelle: abscisse: 1 cm-> 10 min ; ordonnée: 1 cm-> Z. J0-3 mol.L· 1 3/a/ Définir la vitesse volumique instantanée de disparition des ions SzOa2•• b/ A qucll:! date cette vitesse est maximale ? cl A l'aide de la courbe, déterminer graphiquement les vitesses volumiques instantanées de disparition des ions SzOs2• aux dates to = 0 et t1 = 30 min. En déduire le sens de l'évolution de la vitesse volumique instantanée dispruition des ions SzOs2 · au cours du temps. d/ Déduire la vitesse volumique de formation des ions SO42- à l'instant t = 30 min. 4/ Déterrnincr la vitesse moyenne volumique de disparition des ions S2O32- entre to = 0 et tz = 90 min. 5/ Détcrrnintr graphiquement le temps de demi réaction. · · 6/ Tracer sur le même graphe les allures des courbes dans les cas où on maintient les températures de l'expérience à des températures respectives T, et Tz tels aue T, > Tet T > Tz. EXERCICE 4: On veut étudier la réaction d'oxydation autocatalysée de l'acide éthanedioïque HzCzO◄ ou acide oxalique par les ions permanganate MnO.·en milieu acide. A la date t = Os, on mélange rapidement dans un bécher V1= 50 cm3 d'une solution acidifiée de permanganate de potassium (K+ + MnO◄-) de concentration C1 = 10-1 mol.L·1 avec Vz = 50 cm 3. d'une solution d'acide éthanedioïque de concentration Cz = 10-1mol.L·1• L'équation de la réaction d'oxydoréduction est: 5 HzC204 + 2 MnO,.- + 6 .füO+ .._. 2 Mn2+ + 10 C02 + 14 HzO 1/ Ecrire les demi-équations d'oxydoréduction correspondant à l'équation-bilan ci-dessus. Comparer les forces des espèces oxydantes et représenter les deux couples Mno.-/Mnz+ et CO2/H2C1O2 sur l'échelle des potentiels standard d'oxydoréduction. 2/ Calculer Je nombre de moles d'ions permanganate MnO◄- initialement présent dans le mélange. 3/Calculer la concentration des ions MnO.- dans le mélange initial. . 4./ 1 .1:' no•ubl"(" de mole d'ions permanz11riate riér.e~s11il"(" !X)Hr oxyder tout l'acide cixalique est-il suffi. <:a'11 7 Si non calculer le nombre de moles d'acide oxalique qui n'a pu être oxydé au cours de la réaction. 5/ La mesure de la concentration des ions Mn2+ à différentes dates t a conduit aux résultats suivants: tcns. [ Mr.2+] 10-s moLL·l 0 60 C 1 120 150 180 210 S 4 5,5 7 240 . 255 270. 285 300 315 330 360 39Q 1 I,5 15,5 22 33 44 47 49 49,5 50 a/ Tracer la courbe représentant les variations de la concentration des ions J\1n2+ en fonction du temps. Echelles: en abscisses 1 cm pour 30s ; en ordonnées l cm pour 5.1 o- s mol.L-1 . 420 50 b/ Définir la vitesse instantanée volumique de fom1ation des ions Mn2+ et détenniner graphiquement sa valeur aux dates t1 = J 20s, tz = 270s et l, = 330s. Comment :Jie la vitesse instantanée volumique de fonnation de l'ion_ Mn2+ au cours du temps? . 1 Q,e,! C''"'-·}"' phJsiqu, mot-or. '" ivkbce ? ln!eqrite, !',liure d, la cou,re . ./ ~ Cours a domicile: 77 513 63 49 (C)Wahab Diop LSLL https://physiquechimie.godaddysites.com uploads/Finance/ td-cinetiquechimique-2020-lsll-wahabdiop.pdf