Carnet de bac

Dans un bécher, on verse V₁=10,0 mL d'une solution de peroxodisulfate de potassium incolore K₂S₂O₈ de concentration apportée C₁=2,00·10^-2mol·L^-1 et V₂=40,0 mL d'une solution d’iodure de potassium KI de concentration apportée C₂=1,50·10^-2mol·L^-1. L’équation bilan de la réaction est :

S₂O₈^2-_(aq) + 2 I^-_(aq) → 2 SO₄^2-_(aq) + I_2(aq)

1. Quantités initiales des réactifs
   \(\displaystyle \mathrm{ n(S_2O_8^{2-})_i = C_1 \ V_1 }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ n(S_2O_8^{2-})_i = 2,00 \cdot 10^{-4} mol }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ n(S_2O_8^{2-})_i = 1,00 \cdot 10^{-3} mol }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ n(I^-)_i = C_2 \ V_2 }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ n(I^-)_i = 6,00 \cdot 10^{-4} mol }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ n(I^-)_i = 7,50 \cdot 10^{-4} mol }\)


2. Quel est le réactif limitant ?
   \(\displaystyle \mathrm{ S_2O_8^{2-} }\) \(\displaystyle \mathrm{ I^- }\)


3. A la date t, l’avancement de la réaction est x, valider les expressions correctes des quantités de matière
   \(\displaystyle \mathrm{ n(S_2O_8^{2-})_t = C_1 \ V_1 -x }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ n(S_2O_8^{2-})_t = C_1 \ V_1 +x}\)
   \(\displaystyle \mathrm{ n(S_2O_8^{2-})_t = C_1 \ V_1 -2x}\)
   \(\displaystyle \mathrm{ n(I^-)_t = C_2 \ V_2 - x }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ n(I^-)_t = C_2 \ V_2 + x }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ n(I^-)_t = C_2 \ V_2 - 2 x }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ n(SO_4^{2-})_t = x/2 }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ n(SO_4^{2-})_t = x }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ n(SO_4^{2-})_t = 2x }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ n(I_2)_t = x/2 }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ n(I_2)_t = x }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ n(I_2)_t = 2x }\)


4. Quelle est la valeur de l’avancement maximal ?
   \(\displaystyle \mathrm{ x_{max}= 1,00 \cdot 10^{-4} mol }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ x_{max}= 2,00 \cdot 10^{-4} mol }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ x_{max}= 3,00 \cdot 10^{-4} mol }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ x_{max}= 6,00 \cdot 10^{-4} mol }\)


5. Quelle est la couleur du mélange réactionnel lorsque x_max est atteint ?
   incolore jaune brun


6. Lorsque x_max est atteint quelle est la valeur de la quantité de diiode formé ?
   \(\displaystyle \mathrm{ n(I_2)_{max} = 1,00 \cdot 10^{-4} mol }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ n(I_2)_{max} = 2,00 \cdot 10^{-4} mol }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ n(I_2)_{max} = 3,00 \cdot 10^{-4} mol }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ n(I_2)_{max} = 6,00 \cdot 10^{-4} mol }\)


7. Quelle est la concentration maximale en diiode ?
   \(\displaystyle \mathrm{ [I_2]_{max} = 2,00 \cdot 10^{-3} mol \cdot L^{-1} }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ [I_2]_{max} = 4,00 \cdot 10^{-3} mol \cdot L^{-1} }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ [I_2]_{max} = 5,00 \cdot 10^{-3} mol \cdot L^{-1} }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ [I_2]_{max} = 8,00 \cdot 10^{-3} mol \cdot L^{-1} }\)

A la date t la concentration en diiode vaut \(\displaystyle \mathrm{ [I_2]_{t} = 2,50 \cdot 10^{-3} mol \cdot L^{-1} }\)


8. Quelle est la quantité de diode à la date t ?
   \(\displaystyle \mathrm{ n(I_2)_t = 1,00 \cdot 10^{-4} mol }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ n(I_2)_t = 1,25 \cdot 10^{-4} mol }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ n(I_2)_t = 2,00 \cdot 10^{-4} mol }\)


9. Quelle est la valeur de x à cette date ?
   \(\displaystyle \mathrm{ x_t = 0,50 \cdot 10^{-4} mol }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ x_t = 1,00 \cdot 10^{-4} mol }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ x_t = 1,25 \cdot 10^{-4} mol }\)
   \(\displaystyle \mathrm{ x_t = 2,00 \cdot 10^{-4} mol }\)


10. Quelle est la quantité d’ions sulfate à la date t ?
    \(\displaystyle \mathrm{ n(SO_4^{2-})_t = 1,00 \cdot 10^{-4} mol }\)
    \(\displaystyle \mathrm{ n(SO_4^{2-})_t = 2,50 \cdot 10^{-4} mol }\)
    \(\displaystyle \mathrm{ n(SO_4^{2-})_t = 4,00 \cdot 10^{-4} mol }\)


11. Quelle est la quantité d’ions peroxodisulfate à la date t ?
    \(\displaystyle \mathrm{ n(S_2O_8^{2-})_t = 0,50 \cdot 10^{-4} mol }\)
    \(\displaystyle \mathrm{ n(S_2O_8^{2-})_t = 0,75 \cdot 10^{-4} mol }\)
    \(\displaystyle \mathrm{ n(S_2O_8^{2-})_t = 1,00 \cdot 10^{-4} mol }\)


12. Quelle est la quantité d’ions iodure à la date t ?
    \(\displaystyle \mathrm{ n(I^-)_t = 2,00 \cdot 10^{-4} mol }\)
    \(\displaystyle \mathrm{ n(I^-)_t = 3,50 \cdot 10^{-4} mol }\)
    \(\displaystyle \mathrm{ n(I^-)_t = 4,00 \cdot 10^{-4} mol }\)