Les ions iodure I- réagissent avec les ions peroxodisulfate S2O82-. L’équation associée à la réaction s’écrit :
2 I-(aq) + S2O82-(aq) = I2(aq) + 2 SO42-(aq)
A un instant pris pour origine des dates (t = 0 min), on réalise un mélange réactionnel S à partir d’un volume V1=10,0mL de solution aqueuse d’iodure de potassium (K+(aq) + I-(aq)) de concentration molaire en soluté apporté c1=5,0·10-1mol·L-1 et d’un volume V2=10,0 mL de solution aqueuse de peroxodisulfate de sodium (2Na+(aq) + S2O82-(aq)) de concentration molaire en soluté apporté c2=5,0·10-3mol·L-1.
On souhaite étudier la formation du diiode au cours du temps par spectrophotométrie. Un prélèvement du mélange réactionnel S est introduit rapidement dans la cuve d’un spectrophotomètre dont la longueur d’onde est réglée sur une valeur adaptée à l’absorption par le diiode. On admettra que le diiode est la seule espèce colorée présente dans le mélange et qu’au cours de l’expérience la température de la solution reste constante. Les résultats des mesures d’absorbance en fonction du temps sont rassemblées dans le tableau ci-dessous.
D'après la loi de Beer-Lambert, l'absorbance A de la solution et la concentration c en diiode sont proportionnelles. Donner la relation entre A et c, et calculer la valeur du coefficient de proportionnalité sachant que pour une concentration c0=5,0·10-3 mol·L-1 l'absorbance vaut A0=1,70.
Exprimer la quantité nI2(t) de diiode formé à une date t quelconque en fonction de l'absorbance de A de la solution à cette date et des données de l'énoncé. En déduire la valeur de la quantité de matière de diiode formé à la date t = 90 min.
On note x l’avancement de la réaction à l’instant de date t. Exprimer x en fonction de la date t et des données de l'énnoncé. Tracer l'évolution de x en fonction de la date t.
Dresser le tableau d'avancement de la réaction et le compléter en donnant les valeurs numériques des quantités de matière.
On veut vérifier la quantité de matière de diiode formé à l’instant de date t = 90 min. Pour cela, à cet instant, on introduit dans un erlenmeyer contenant de l’eau glacée, pour stopper l'avancement de la réaction, un échantillon de volume V = 5,0 mL du mélange réactionnel S. On dispose d’une solution étalon de thiosulfate de sodium (2 Na+(aq) + S2O32-(aq)) de concentration molaire en soluté apporté c’ = 2,5·10-3mol·L-1. On mesure le volume de cette solution qu'il faut ajouter à la précédente pour consommer tout le diiode formé précédemment selon la réaction :
I2(aq) + 2 S2O32-(aq) = 2 I-(aq) + S4O62-(aq)
On mesure alors un volume V’=9,2mL. Ce résultat est-il en accord avec les résultats de la question précédente ?
