Constitution et transformations de la matière - Spécialité

Cinétique chimique

Exercice 1 : Connaître les facteurs cinétiques pour comparer la vitesse de réaction de plusieurs mélanges

On considère la réaction chimique suivante, dans laquelle seul le diiode est coloré : \[ S_{2}O^{2-}_{8 (aq)} + 2I^{-}_{(aq)} \longrightarrow 2SO^{2-}_{4 (aq)} + I_{2 (aq)} \]
Soient \( M_1 \), \( M_2 \) et \( M_3 \) trois mélanges réalisés en même temps mais dans des conditions différentes, reportées dans le tableau suivant :

Mélange \( M_1 \)Mélange \( M_2 \)Mélange \( M_3 \)
\( \left[S_{2}O^{2-}_{8 (aq)} \right] (mmol/L) \)401040
\( \left[I^{-}_{(aq)}\right] (mmol/L) \)20520
Température (\( °C \) )202040

À une date donnée, si on compare la teinte des mélanges \( M_{1} \) et \( M_{2} \), lequel sera le plus coloré ?
Et si on compare les mélanges \( M_{1} \) et \( M_{3} \), lequel sera le plus coloré ?

Exercice 2 : Savoir analyser et interpréter une courbe représentant la concentration d’une espèce au cours du temps

On considère la réaction totale suivante : \[ Cu^{2+}_{(aq)} + Fe_{(s)} \longrightarrow Cu_{(s)} + Fe^{2+}_{(aq)} \]
On réalise deux expériences \( \left( 1 \right) \) et \( \left( 2 \right) \) avec la même concentration initiale en \( \left[ Cu^{2+} \right] \) et en fer en excès, mais à des températures \( T_1 \) et \( T_2 \) différentes. Un suivi spectroscopique permet de déterminer l’évolution de la concentration \( \left[ Cu^{2+} \right] \) en fonction du temps \( t \). Les valeurs obtenues lors de ces deux expériences sont présentées sur le graphique suivant :

Déterminer graphiquement le temps de demi-réaction de l’expérience \( \left( 1 \right) \).
On donnera la réponse sans unité.
Déterminer graphiquement le temps de demi-réaction de l’expérience \( \left( 2 \right) \).
On donnera la réponse sans unité.
Comparer, sans les calculer, les vitesses volumiques initiales de disparition \( v_{D(Cu^{2+})} \left( 0 \right) \) dans les deux expériences. Dans quelle expérience cette vitesse est la plus grande ?
En déduire la relation entre les deux températures \( T_1 \) et \( T_2 \).

Exercice 3 : Connaître les facteurs cinétiques pour comparer la vitesse de réaction de plusieurs mélanges

On considère la réaction chimique suivante, dans laquelle seul le diiode est coloré : \[ S_{2}O^{2-}_{8 (aq)} + 2I^{-}_{(aq)} \longrightarrow 2SO^{2-}_{4 (aq)} + I_{2 (aq)} \]
Soient \( M_1 \), \( M_2 \) et \( M_3 \) trois mélanges réalisés en même temps mais dans des conditions différentes, reportées dans le tableau suivant :

Mélange \( M_1 \)Mélange \( M_2 \)Mélange \( M_3 \)
\( \left[S_{2}O^{2-}_{8 (aq)} \right] (mmol/L) \)103030
\( \left[I^{-}_{(aq)}\right] (mmol/L) \)309090
Température (\( °C \) )101040

À une date donnée, si on compare la teinte des mélanges \( M_{1} \) et \( M_{3} \), lequel sera le plus coloré ?
Et si on compare les mélanges \( M_{2} \) et \( M_{3} \), lequel sera le plus coloré ?

Exercice 4 : Savoir analyser et interpréter une courbe représentant la concentration d’une espèce au cours du temps

On considère la réaction totale suivante : \[ Cu^{2+}_{(aq)} + Fe_{(s)} \longrightarrow Cu_{(s)} + Fe^{2+}_{(aq)} \]
On réalise deux expériences \( \left( 1 \right) \) et \( \left( 2 \right) \) avec la même concentration initiale en \( \left[ Cu^{2+} \right] \) et en fer en excès, mais à des températures \( T_1 \) et \( T_2 \) différentes. Un suivi spectroscopique permet de déterminer l’évolution de la concentration \( \left[ Cu^{2+} \right] \) en fonction du temps \( t \). Les valeurs obtenues lors de ces deux expériences sont présentées sur le graphique suivant :

Déterminer graphiquement le temps de demi-réaction de l’expérience \( \left( 1 \right) \).
On donnera la réponse sans unité.
Déterminer graphiquement le temps de demi-réaction de l’expérience \( \left( 2 \right) \).
On donnera la réponse sans unité.
Comparer, sans les calculer, les vitesses volumiques initiales de disparition \( v_{D(Cu^{2+})} \left( 0 \right) \) dans les deux expériences. Dans quelle expérience cette vitesse est la plus grande ?
En déduire la relation entre les deux températures \( T_1 \) et \( T_2 \).

Exercice 5 : Connaître les facteurs cinétiques pour comparer la vitesse de réaction de plusieurs mélanges

On considère la réaction chimique suivante, dans laquelle seul le diiode est coloré : \[ S_{2}O^{2-}_{8 (aq)} + 2I^{-}_{(aq)} \longrightarrow 2SO^{2-}_{4 (aq)} + I_{2 (aq)} \]
Soient \( M_1 \), \( M_2 \) et \( M_3 \) trois mélanges réalisés en même temps mais dans des conditions différentes, reportées dans le tableau suivant :

Mélange \( M_1 \)Mélange \( M_2 \)Mélange \( M_3 \)
\( \left[S_{2}O^{2-}_{8 (aq)} \right] (mmol/L) \)20520
\( \left[I^{-}_{(aq)}\right] (mmol/L) \)802080
Température (\( °C \) )802020

À une date donnée, si on compare la teinte des mélanges \( M_{1} \) et \( M_{3} \), lequel sera le plus coloré ?
Et si on compare les mélanges \( M_{1} \) et \( M_{2} \), lequel sera le plus coloré ?
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