chimie cinetique

[koukolo]

Quand on ajoute une solution de chlorure de fer (III), qui est de couleur jaune orangé, dans de l’eau oxy-

génée, on peut faire les constatations expérimentales suivantes :
- il se produit un dégagement gazeux,
- ce dégagement gazeux commence dès qu’on verse la solution de chlorure de fer (III),
- on peut facilement montrer que ce gaz est du dioxygène,
- aussi longtemps que le dioxygène se dégage, le mélange réactionnel possède une couleur verte,

- dès que le dégagement gazeux cesse, il suffit de verser de l’eau oxygénée dans le mélange réactionnel pour que, de nouveau, le dioxygène se dégage et on peut refaire cette opération autant de fois que l’on veut,

- le pH du mélange réactionnel ne varie pas,
- le mélange réactionnel reprend la couleur jaune orangé dès que le dégagement de dioxygène cesse.

1. Quelle expérience simple permet de montrer que le dégagement gazeux est du dioxygène ?

2. Quels sont les ions présents dans une solution de chlorure de fer (III) ? Quel est l’ion qui confère à cette

   solution la couleur jaune orangé ?

3. Quel est l’ion qui peut conférer une couleur verte au milieu réactionnel ? Comment expliquez-vous le changement de couleur du milieu réactionnel ?

4. L’eau oxygénée (ou peroxyde d’hydrogène) a pour formule H2O2 et elle fait partie de deux couples rédox : H2 O2 / H2 O et O2 / H2 O2 . Écrire la réaction qui peut se produire lorsque la molécule de peroxyde d’hydrogène réagit sur elle-même (réaction de dismutation).

5. A partir des constatations expérimentales, retrouver les diverses réactions qui se produisent à partir de l’instant où l’on verse la solution de chlorure de fer (III), dans de l’eau oxygénée, jusqu’au moment où le mélange réactionnel retrouve sa couleur jaune orangé. En déduire que la solution de chlorure de fer (III) catalyse la réaction de dismutation du peroxyde d’hydrogène.

6. Pourquoi le pH du mélange ne varie-t-il pas entre le début et la fin de la réaction de dismutation du peroxyde d’hydrogène ?

@Barbidoux ??

[PauPaul]

J'ai le même exercice, voici ce que j'ai écris pour la 1. la 2. et la 4. :

1.  Le dioxygène est le gaz présent durant des combustions. En effectuant le tesst du tison (on allume une allumette, puis on l'éteinte, en la mettant au niveau du dégagement gazeux on constate qu'elle se rallume).

 

2.  On a donc les ions Cl^– et Fe³⁺ qui rentre dans la réaction. C’est l’ion Fe³⁺ qui donne la couleur.

3.  Demi-équation couple H₂O₂ / H₂O

H₂O₂ + 2 H⁺ + 2 e^- = 2H₂O

Demi-équation couple O₂ / H₂O₂

      H₂O₂ = O₂ + 2H⁺ + 2e^-

 

2H₂O₂ --> O₂ + 2H2O

 

J'aurais besoin d'aide pour le reste (surtout la 3 et la 5 ducoup que je comprend pas), merci

 

[Barbidoux]

1------------
On récupère le gaz qui se dégage dans un flacon. Pour tester la présence du dioxygène dans le on peut enflammer le bout d'une  baguette en bois puis éteindre la
flamme en ne laissant qu'un point  incandescent. Si celle-ci se rallume et donne une flamme lorsqu'on l'introduit dans le flacon, alors celui-ci contient bien une grande quantité de dioxygène.
2------------
Une solution aqueuse de chlorure III de fer contient les ions Fe(III) (Fe^(3+) et des  ions complexes de l'ion Fe^(3+)) et Cl^(-), ce sont les ions Fe^(III) qui donnent à la solution la couleur orangée (de rouille)
3------------
L'ion qui confère à la solution la couleur verdâtre est celle des  ion Fer(II) (Fe^(2+) et ses ions complexes). Le changement de la couleur de la solution est due à la réduction des ions Fe(III) en Fe(II) selon
Fe(III)+e^'(-) <-----> Fe(II)
4------------
Réaction de dismutation de l'eau oxygènée:
Couples en présence  H2O2/H2O et O2/H2O2
réactions électrochimique correspondantes
H2O2+2*H^(+)+2*e^(-)--> 2*H2O
O2+2*H^(+)+2*e^(-)--> H2O2
Réaction de dismutation
H2O2--> H2O+(1/2)*O2
5------------
En présence d'ion Fe(III) la réaction est catalysée
Couple (Fe(III)/Fe(II)
réactions électrochimiques correspondantes
Fe(III)+e^(-)-->Fe(II)
Oxydation de l'eau oxygénée (réaction rapide)
2*Fe(III)+H2O2--> 2*Fe(II)+O2+2*H^(+)
Oxydation des ion Fe(II) par l'eau oxygénée (réaction rapide)
2*Fe(II)+H2O2+2*H^(+)-->Fe(III)+2*H2O
Les ions Fe(III) étant régénérés en fin de réaction, la cinétique de la réaction étant modifiée par leur présence, on peut donc en conclure que les ions Fe(III) catalysent la réaction de dismutation de l'eau oxygénée.
6--------------
La quantité d'ion H^(+) ne variant pas au cours de la réaction de dismutation de l'eau oxygénée le pH de la solution reste inchangé.

[PauPaul]

@Barbidoux Merci beaucoup ! J'avais bien compris que le fer II était responsable de la couleur verte mais je voyais pas du tout d'où il sortait haha

Par contre c'est possible pour la 4 d'avoir 1/2 O2 ? Si j'ai fais cette question c'est notamment parce qu'on a vu ces deux couples en cours et donc que je savais d'office la réponse...

Egalement, le couple Fe III et Fe II ne réagisse pas plutôt de cette manière?

Fe^(3+) + e^- = Fe^(2+)

La dernière oxydation de la cinq.. à gauche on retrouve 2 ions fer alors qu'à droite on en retrouve qu'un seul, c'est normal?

Et pour la 6. vous avez fait ce constat en regardant les deux oxydations de la question 5? 

 

Modifié le 5 février 2020 par PauPaul

[Barbidoux]

Par contre c'est possible pour la 4 d'avoir 1/2 O2 ?

----------------
Dans l'équilibre des réactions ou bilans réactionnels l'utilisation de coefficient stoechiométriques fractionnaires simple sont usuels mais il est parfaitement possible d'écrire
2*H2O2--> 2*H2O+ O2
----------------
Egalement, le couple Fe III et Fe II ne réagisse pas plutôt de cette manière?
Fe^(3+) + e^- = Fe^(2+)
----------------
J'ai écrit
Fe(III)+e^(-) <-----> Fe(II)
car   les ions Fe^(3+) ou Fe^(2+) n'existent pas en solution sous cette forme, il forment des complexes avec l'anion (Cl(-),SO4^(2-),  NO3^(-) etc...) du composé dont ils sont issus
----------------
La dernière oxydation de la cinq.. à gauche on retrouve 2 ions fer alors qu'à droite on en retrouve qu'un seul, c'est normal?
----------------
Faute de frappe
2*Fe(II)+H2O2+2*H^(+)-->2*Fe(III)+2*H2O
----------------
Et pour la 6. vous avez fait ce constat en regardant les deux oxydations de la question 5?
----------------
Les ion H^(+) n'intervenants pas dans la réaction de dismutation de l'eau oxygénée le pH reste inchangé au cours de cette réaction
----------------

 

[PauPaul]

@Barbidoux

Ok je vois ! Merci, juste une dernière question, puisque c'est l'ion Fe (III) qui catalyse, on est donc bien dans le cas d'une autocatalyse? (un produit de la réaction est lui même catalyseur de celle-ci)

[Barbidoux]

Il y a 1 heure, PauPaul a dit :

@Barbidoux

Ok je vois ! Merci, juste une dernière question, puisque c'est l'ion Fe (III) qui catalyse, on est donc bien dans le cas d'une autocatalyse? (un produit de la réaction est lui même catalyseur de celle-ci)

Je ne dirais pas cela car la réaction de dismutation de l'eau oxygénée  est une réaction spontanée qui n'a nul besoin de l'ion Fe^(III) pour s'effectuer. L'introduction d'ion Fe(III) accélère la vitesse de cette reaction (la catalyse). Cet ion joue le rôle de catalyseur de la réaction mais la réaction  de dismutation de l'eau oxygénée n'est pas  selon moi une réaction de type autocatalytique.