Avancement d'une réaction d'oxydoréduction (inspiré de bac Nouvelle-Calédonie 2004)
Les ions iodure (
) réagissent avec les ions peroxodisulfate (
) :
(1)
Un volume
mL de solution aqueuse d'iodure de potassium (
) de concentration molaire en soluté apporté
et un volume
mL de solution aqueuse de peroxodisulfate de sodium (
) de concentration molaire en soluté apporté
sont mélangés pour former la solution S.
Cette réaction a une cinétique assez lente et on décide d'analyser au bout de 30 min le mélange obtenu. On dose le diiode restant. Pour cela on introduit dans un erlenmeyer contenant de l'eau glacée un échantillon de volume
mL du mélange réactionnel S. A l'aide d'une solution étalon de thiosulfate de sodium (
) de concentration molaire en soluté apporté
, on titre le diiode présent dans l'échantillon en présence d'un indicateur de fin de réaction. L'équivalence est atteinte pour un volume
mL.
L'équation associée à la réaction support du titrage est :
(2)
Question
Pour les réactions (1) et (2) écrire les demi-équations des couples mises en jeu.
Réaction (1) :
Réaction (2) :
Question
Si l'avancement de la réaction (1) est total, quelle quantité de
doit-être formée ?
Nombre initial de iodure :
A.N.
mol
Nombre initial de peroxodisulfate :
A.N.
mol
Recherche du réactif limitant :
Si
réactif limitant :
mol
Si
réactif limitant :
mol
donc
est le réactif limitant
mol
Si la réaction est totale la quantité maximale de
, qui peut être formée est égale à
(voir tableau d'avancement)
mol
Question
3) Calculer la quantité de
formée au bout de 30 min à partir du dosage utilisant la réaction (2). Que peut-on dire de l'avancement de la réaction ?
Le volume de la solution S du premier mélange est de 20 mL (
mL)
On a prélevé 5 mL de cette solution et dosé la quantité de
en versant un volume
mL de thiosulfate
selon la réaction :
(2)
A l'équivalence on a versé
mol
L'équivalence (
mL) correspond à un mélange stoechiométrique des deux réactifs
et
.
Les deux réactifs sont donc limitants :
mol
La quantité de diiode
dans la solution de départ S est
(on a dosé la quantité de
en prélevant 5 mL de solution S (
mL), la quantité totale de
est donc quatre fois plus grande)
Dans la solution S le nombre de mole formé de
est
mol
Le taux d'avancement est
Au bout de 30 mn la transformation n'est pas encore terminée (la réaction est totale, on doit tendre à la fin vers la valeur
)
