Fiche de révision : Avancement et cinétique chimique

📋 Plan du Cours

1. Avancement et réactif limitant
2. Taux et temps de demi-réaction
3. Vitesse et facteurs cinétiques
4. Avancement volumique et concentrations
5. Dosage du diiode formé

📖 1. Avancement et réactif limitant

🔑 Notions clés & Définitions

• Avancement : Le nombre de fois que la réaction a eu lieu depuis son état initial.

★ À maîtriser

• Pour la réaction S₂O₈²⁻ + 2 I⁻ → I₂ + 2 SO₄²⁻, les quantités de matière à l’avancement x sont 0,2 − x mol de S₂O₈²⁻, 0,3 − 2x mol de I⁻, x mol de I₂ et 2x mol de SO₄²⁻.

• Pour cette réaction, S₂O₃²⁻ impose x₁ = 0,2 mol et I⁻ impose x₂ = 0,15 mol ; comme x₂ < x₁, I⁻ est le réactif limitant et x_max = 0,15 mol.

Compléments

• Si la réaction est totale, x_f = x_max = 0,15 mol et le mélange final contient 0,05 mol de S₂O₃²⁻, 0 mol de I⁻, 0,15 mol de I₂ et 0,3 mol de SO₄²⁻.

📖 2. Taux et temps de demi-réaction

📝 Points essentiels

📐 Formule - Le taux d’avancement final vérifie $\tau_f = \frac{\xi_f}{\xi_{\max}}$.

📌 Une réaction totale vérifie τ_f = 1 et ξ_f = ξ_max, tandis qu’une réaction limitée vérifie τ_f < 1 et ξ_f < ξ_max.

• Au temps de demi-réaction t₁/₂, l’avancement atteint la moitié de son avancement final : ξ = ξ_f/2.

💡 Astuce mémo

Réaction totale : τf = 1 ; réaction limitée : τf < 1.

📖 3. Vitesse et facteurs cinétiques

★ À maîtriser

📐 Formule - La vitesse moyenne entre t₁ et t₂ est $V_{\mathrm{moy}} = \frac{x_2-x_1}{t_2-t_1} = \frac{\Delta x}{\Delta t}$.

📐 Formule - La vitesse instantanée est la dérivée de l’avancement par rapport au temps et correspond à la pente de la tangente à la courbe d’avancement : $V = \frac{dx}{dt}$.

• La vitesse de réaction diminue au cours du temps et elle est maximale à t = 0, en lien avec la diminution de la concentration des réactifs.

Compléments

📐 Formule - Pour les espèces de la réaction S₂O₈²⁻ + 2 I⁻ → I₂ + 2 SO₄²⁻, la vitesse s’écrit $V = \frac{1}{2}\frac{dn(\mathrm{SO_4^{2-}})}{dt} = \frac{dn(\mathrm{I_2})}{dt} = -\frac{dn(\mathrm{S_2O_8^{2-}})}{dt} = -\frac{1}{2}\frac{dn(\mathrm{I^-})}{dt}$.

• Les facteurs cinétiques cités sont :
  • le catalyseur
  • la température
  • la concentration des réactifs

💡 Astuce mémo

La concentration des réactifs diminue → la vitesse diminue.

📖 4. Avancement volumique et concentrations

★ À maîtriser

📐 Formule - La concentration molaire vérifie $C = \frac{n}{V}$, donc $n = C \cdot V$.

📐 Formule - L’avancement volumique y et l’avancement ξ sont reliés par $\xi = y \cdot V_{\mathrm{totale}}$.

Compléments

📐 Formule - À volume total constant, la vitesse instantanée volumique et la vitesse d’avancement sont reliées par $V_{\mathrm{inst}} = V_{\mathrm{vol}} \cdot V_{\mathrm{tot}}$.

📐 Formule - Après mélange de KI de concentration C₁ et volume V₁ avec K₂S₂O₈ de concentration C₂ et volume V₂, les concentrations initiales sont $[\mathrm{I^-}] = C_1' = \frac{C_1V_1}{V_1+V_2}$ et $[\mathrm{S_2O_8^{2-}}] = C_2' = \frac{C_2V_2}{V_1+V_2}$.

• Pour la réaction S₂O₈²⁻ + 2 I⁻ → I₂ + 2 SO₄²⁻, les concentrations à l’avancement volumique y sont C₂′ − y pour S₂O₈²⁻, C₁′ − 2y pour I⁻, y pour I₂ et 2y pour SO₄²⁻.

📖 5. Dosage du diiode formé

★ À maîtriser

📐 Formule - L’équation de dosage est $\mathrm{I_2 + 2\ S_2O_3^{2-} \rightarrow 2\ I^- + S_4O_6^{2-}}$ ; la réaction est indiquée comme totale et rapide.

📐 Formule - À l’équivalence du dosage d’oxydo-réduction, $\frac{n(\mathrm{I_2})}{1} = \frac{n(\mathrm{S_2O_3^{2-}})}{2}$.

Compléments

📐 Formule - À l’équivalence, la quantité de diiode dosée vérifie $n(\mathrm{I_2}) = \frac{C \cdot V_e}{2}$, et l’avancement associé est $x = \frac{C \cdot V_e}{2}$.

• Le dosage du diiode formé utilise une solution de thiosulfate de sodium Na₂S₂O₃ de concentration connue.