TP: Étude cinétique d’une transformation – suivi par prélèvements et titrages

• Mettre en évidence le paramètre temps en chimie par le suivi de la transformation chimique entre les ions peroxodisulfate et les ions iodure.
• Tracer la courbe d’évolution : [I2] = f(t).

• Réactions d’oxydoréduction.
• Titrage direct et notion d’équivalence lors d'un titrage.

• suivre l'oxydation des ions iodure par les ions peroxodisulfate en effectuant des prélèvements successifs et en titrant le diiode formé à l'aide d'une solution contenant des ions thiosulfate. Pour ce faire, des expériences préliminaires qualitatives sont proposées afin d'expliciter le protocole utilisé ;
• représenter en fonction du temps l'évolution de la concentration molaire en diiode au cours de la transformation.

• Placer dans un tube à essai environ 5 mL d’une solution de peroxodisulfate de potassium, 2 K⁺ (aq) + S₂O₈^2- (aq), et environ 2 mL d’ une solution d’iodure de potassium, K⁺(aq) + I ^-(aq).
• Boucher le tube, l’agiter et observer

Deuxième expérience : caractérisation du diiode formé par l'utilisation d'empois d'amidon

• Recommencer l’expérience précédente en ajoutant quelques gouttes d’une solution d’empois d’amidon.
• Boucher le tube, l’agiter et observer.

Troisième expérience : mise en évidence de la réaction de titrage

• Dans chacun des deux tubes à essai précédents, ajouter progressivement et en agitant environ 7 mL d’une solution de thiosulfate de sodium, 2 Na⁺ (aq) + S₂O₃^2-.
• Boucher les tubes, les agiter et observer.

2. Suivi temporel de la transformation

• Préparer dans un becher 25,0 mL de solution de peroxodisulfate de potassium de concentration molaire 5,00.10^-3 mol.L^-1 et dans un second becher 25,0 mL de solution d’iodure de potassium de concentration molaire 2,50.10^-1 mol.L^-1.
• Déclencher le chronomètre, date t = 0, en versant l’une des solutions dans l’autre.
• Homogénéiser le mélange réactionnel en le versant à nouveau dans le premier becher.
• Prélever à la pipette à différentes dates, 2,00 mL du mélange réactionnel ; ce prélèvement est versé dans un becher contenant 25 mL d’eau glacée et la date ti correspondant à cette opération est relevée.
• Titrer ce mélange par la solution de thiosulfate de sodium en agitant.

Lorsque la coloration devient jaune très clair, ajouter quelques gouttes d’empois d’amidon.
Noter le volume de la solution de thiosulfate de sodium V(S₂O₃^2- ) versé à l’équivalence pour réaliser le titrage du diiode à la date t_i.

Les résultats sont consignés dans le tableau suivant :

Date de prélèvement proposée (min)	2	5	8	13	18	23	28	35	45	60
Date de prélèvement ti effective (min)
V( S2O32- ) (mL)
[I2] à la date ti (mol.L-1)

Tracer la courbe [I2] = f(t).

1. Quelle est la réaction mise en jeu dans le protocole :

• entre les ions peroxodisulfate et les ions iodure (transformation étudiée) ?

couples oxydant/réducteur : S₂O₈^2- (aq) / SO₄^2- (aq)  et I₂(aq) / I ^-(aq) ;

• entre le diiode formé et les ions thiosulfate (titrage du diiode formé) ?

  couples oxydant/réducteur : I₂(aq) / I ^-(aq)  et S₄O₆^2- (aq) / S₂O₃^2- (aq)

2. Quelles conclusions peut-on tirer des expériences préliminaires qualitatives ?

3. Déterminer la concentration molaire en diiode présent dans le milieu réactionnel, [I₂] à la date t_ià l’aide du tableau descriptif de l’évolution du système établi pour chaque prélèvement.

4. Que peut-on dire du temps de demi-réaction t_1/2 pour que la méthode de suivi cinétique par prélèvements successifs et titrages soit possible ?