physique-chimie (terminale) · Chapitre 1 · Application directe du cours

Problème — Suivi d'une cinétique par titrages successifs

Cinétique chimique et suivi temporel · niveau 1 (application)

Énoncé

Problème — Suivi d'une cinétique par titrages successifs.

Dans un laboratoire de lycée, on étudie la réaction entre les ions peroxodisulfate et les ions iodure, qui produit du diiode :

$S X_{2} O X_{8} X^{2 -} + 2 I X^{-} 2 SO X_{4} X^{2 -} + I X_{2}$

À différents instants $t$ , on prélève $V_{0} = 10, 0 mL$ du mélange, que l'on verse aussitôt dans un bécher d'eau glacée, puis on titre le diiode formé par une solution de thiosulfate de sodium de concentration $c = 2, 0 \times 1 0^{- 2} mol \cdot L^{- 1}$ selon :

$I X_{2} + 2 S X_{2} O X_{3} X^{2 -} 2 I X^{-} + S X_{4} O X_{6} X^{2 -}$

Les concentrations en diiode obtenues sont rassemblées ci-dessous :

$t$ (min)	0	1	2	3	4	6	8	12	20
$[I X_{2}]$ ( $\times 1 0^{- 3} mol \cdot L^{- 1}$ )	0	2{,}0	3{,}6	5{,}0	6{,}0	7{,}6	8{,}8	9{,}7	10{,}0

Expliquer pourquoi le prélèvement est versé dans de l'eau glacée avant d'être titré.
À $t = 4 min$ , l'équivalence du titrage est obtenue pour $V_{e ˊ q} = 6, 0 mL$ . Calculer la quantité de diiode contenue dans le prélèvement, puis $[I X_{2}]$ à cet instant. Comparer au tableau.
Calculer la vitesse volumique moyenne d'apparition du diiode entre $t = 0$ et $t = 4 min$ , puis entre $t = 8 min$ et $t = 12 min$ . Que peut-on en conclure sur l'évolution de la vitesse ?
La transformation est terminée à $t = 20 min$ . Déterminer le temps de demi-réaction $t_{1/2}$ .
Ce suivi par titrage est destructif et discontinu. Proposer une méthode de suivi continue et non destructive adaptée à cette transformation, et justifier ce choix.

Corrigé de la question 1

1. La température et les concentrations sont des facteurs cinétiques. Le refroidissement brutal dans l'eau glacée, accompagné d'une dilution, ralentit fortement la réaction, voire la bloque : c'est une trempe. La composition du prélèvement reste ainsi celle de l'instant $t$ pendant toute la durée du titrage.

Question 2 : comment l'IA t'aide

2. À $t = 4 min$ , l'équivalence du titrage est obtenue pour $V_{e ˊ q} = 6, 0 mL$ . Calculer la quantité de diiode contenue dans le prélèvement, puis $[I X_{2}]$ à cet instant. Comparer au tableau.

Élève

Pour la question 2, je ne sais pas trop par où commencer pour trouver la quantité de diiode.

Tu as un titrage : à l'équivalence, quelle relation lies-tu entre les quantités de matière des deux réactifs du titrage ? Repense aux coefficients stœchiométriques de l'équation du titrage.

Élève

L'équation c'est $I X_{2} + 2 S X_{2} O X_{3} X^{2 -} \dots$ , donc il faut 2 thiosulfate pour 1 diiode. Du coup $n (I X_{2}) = c \times V_{e ˊ q}$ ?

Attention, tu as oublié le facteur 2 : si 2 mol de thiosulfate réagissent avec 1 mol de diiode, la quantité de diiode est-elle plus grande ou plus petite que celle de thiosulfate versée ? Écris la relation correcte.

L'IA ne donne pas la réponse : elle pose la question qui fait avancer. À toi de continuer.

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Reprends la question 2 là où le dialogue s'arrête, puis la suite de l'exercice.

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