Evaluation physique chimie

Étude d’une réaction (20 min)

L'acide oxalique dont la formule topologique est donnée cicontre

tire son nom du grec « oxalis » signifiant « oseille ». Il

est aussi appelé « sel d'oseille » et est présent dans cette

plante (voir illustration ci-contre) ainsi que dans la rhubarbe

et la betterave par exemple.

On étudie la réaction d'oxydation de l'acide oxalique H2C2O4 (solution incolore) par l'ion

permanganate MnO4–

(aq) en milieu acide (solution de couleur violette).

On mélange un volume V1= 10,0 mL de la solution aqueuse en ions permanganate de concentration

molaire [MnO4

-]= 2,00.10-3 mol.L-1 , acidifiée par de l'acide sulfurique, à un volume V2 = 10,0 mL

d'une solution aqueuse d'acide oxalique de concentration molaire [H2C2O4]= 5,00.10 -2 mol.L-1.La réaction met en jeu les deux couples suivants: MnO4

–

(aq) / Mn2+

(aq) et CO2(aq) /H2C2O4(aq).

3.1. (2pts) Écrire les deux demi-équations d'oxydoréduction de ces deux couples.

MnO4

–

(aq) + 8H+ + 5e- ↔ Mn2+

(aq) +4H2O

2 CO2(aq) + 2H+ +2e- ↔ H2C2O4(aq)3.2. (2pts) Justifier que l’équation de la réaction d’oxydoréduction entre les ions permanganate et

l'acide oxalique soit :

( MnO4

–

(aq) + 8H+ + 5e- ↔ Mn2+

(aq) +4H2O ) *2

(2 CO2(aq) + 2H+ +2e- ↔ H2C2O4(aq)) * 5

un oxydant d'un couple qui réagit avec un réducteur d'un autre couple.

5 H2C2O4 + 2 MnO4

- + 6 H+ → 10 CO2 + 2 Mn2++ 8 H2O

3.3. (1,5pts) Calculer les quantités de matière initiales des deux réactifs dans le mélange réalisé.

nacide=c×V 2=5,00.10−2×10,0.10−3=5,00.10−4mol

n permeganate=c '×V1=2,00.10−3×10,0.10−3=2,00.10−5mol

3.4. (2pts) Calculer l’avancement maximal, xmax, et en déduire le réactif limitant. (vous pouvez vous

aider d'un tableau d'avancement).

temps x 5 H2C2O4 + 2 MnO4

- + ....-> 10 CO2 + 2 Mn2++ 8 H2O

t=0 x=0 n n' 0 0 0

t x n-5x n'-2x 10x 2x 8x

tf xmax n-5xmax n'-2xmax 10xmax 2xmax 8xmax

Détermination

...