Par Denis Gauthier, Lycée Bernard Palissy, 47000 Agen

* Cette réaction met en présence l'oxydant le plus fort H₂O₂ et le réducteur le plus fort I^- de deux couples, H₂O₂ / H₂O (1,77 V) et I₂ / I^- (0,62 V) :

réduction de l'oxydant le plus fort H₂O₂ + 2 H⁺ + 2 e^- ® 2 H₂O

oxydation du réducteur le plus fort 2 I^- ® I₂ + 2 e^-

oxydo-réduction bilan (I) H₂O₂ + 2 H⁺ + 2 I^- ® 2 H₂O + I₂

* A t = 0, on mélange : 30 mL d'une solution KI à 2,50 x 10^-1 mol.L^-1 {{M(KI) = 166 g.mol^-1 et un titre t(KI) = 41,5 g.L^-1} et 30 mL d'une solution H₂O₂ à c(H₂O₂) " 4,00 x 10^-2 mol.L^-1 {4,1 mL H₂O₂ à 110 volumes dans une fiole jaugée 1 L} additionné de 1,0 mL d'une solution H₂SO₄ à 3,00 mol.L^-1.

* A différentes dates t > 0, on détermine [I₂] en dosant la quantité de matière n(I₂) formée par iodomètrie avec une solution de thiosulfate de sodium à c(Na₂S₂O₃) = 1,00 x 10^-2 mol.L^-1 {M(Na₂S₂O₃, 5 H₂O) = 248 g.mol^-1 et un titre t(Na₂S₂O₃, 5 H₂O) = 2,48 g.L^-1} suivant la réaction déjà utilisée pour doser I₂ libérée par la solution de Bétadine :

oxydo-réduction bilan (II) I₂ + 2 S₂O₃^2- ® 2 I^- + S₄O₆^2- (ion tétrathionate)

A l'équivalence d'oxydo-réduction, indiquée par la disparition de la couleur bleue sombre due à I₂ et révélée par l'empois d'amidon (indicateur de fin de réaction), le rapport des quantités de matière est dans les conditions stoechiométriques :

n(I₂) / n (S₂O₃^2-) = 1 / 2

Le pot bleu contient 30 mL de la solution KI ; le pot rouge, 30 mL de la solution H₂O₂ + 1 mL de la solution H₂SO₄ ; le verre à pied, la solution Na₂S₂O₃.

- Placer la solution Na₂S₂O₃.dans la burette 50 mL de droite et faire la mise au zéro.

- A t = 0 dans un bécher 250 mL, faire le mélange des deux réactifs, en déclenchant le chronomètre que l'on n'arrêtera plus, et remuer avec l'agitateur en verre.

- Placer le mélange réactionnel dans la burette 50 mL de gauche et faire la mise au zéro.

- Pour doser à une date t > 0 : prélever, à (t - 30 s) (environ), V₀ = 5 mL du mélange réactionnel dans un bécher 50 mL ; et préparer à peu près 40 mL d'eau glacée.

- A cette date t > 0, bloquer la réaction en ajoutant sur les 5 mL du mélange les 40 mL d'eau glacée (blocage par dilution et refroidissement).

- Faire couler dedans la solution Na₂S₂O₃ (burette de droite) et, quand le mélange devient jaune clair, ajouter une goutte d'empois d'amidon. Continuer à verser jusqu'à disparition complète de la couleur bleue sombre apparue et relever V(S₂O₃^2-)équi.

* Avec les valeurs utilisées, un volume V₀ = 5 mL du mélange réactionnel contient, à l'instant t, les quantités de matière suivantes :

n(I₂) = (10^-2 x V(S₂O₃^2-)équi en L) / 2 (en mol)

- pour le réactif H₂O₂, puisqu'il disparaît autant de moles H₂O₂ qu'il apparaît de moles I₂,

n(H₂O₂) = n (H₂O₂)₀ - n(I₂)

La quantité initiale n(H₂O₂)₀ n'est pas connue de façon très précise en utilisant c(H₂O₂) (vieillissement des solutions H₂O₂) ; elle sera donnée à la fin, la réaction (I) totale étant terminée, par la quantité finale n(I₂)_f et on calculera alors

Prendre pour les dix dates t, les valeurs suivantes en minutes, 1 3 5 7 10 15 20 30 40 50 ; ces valeurs, à marquer dans le tableau, pourront-être légèrement modifiées, si on n'est pas prêt à cet instant.

* A partir des valeurs précédentes, tracer chaque courbe sur une feuille de papier millimétré différente (à porter pour la séance de TP), échelle conseillée :

en abscisse (plus grande dimension de la feuille), 1 cm représente 150 s

en ordonnée, 1,5 cm représente 10^-5 mol

* Ces courbes seront aussi tracées à l'ordinateur en utilisant le tableur du logiciel d'acquisition SYNCHRONIE.

_________________________________________________________

© Administrateur Sciences-Physiques. Contact : Alain.Choyeau@ac-bordeaux.fr

© Rectorat de Bordeaux. Contact : CATICE@ac-bordeaux.fr