Suivi cinétique d'une décoloration,  bac Métropole 09 2024. En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de Cookies vous proposant des publicités adaptées à vos centres d’intérêts. . . . . . . .. .. ...... ... La phénolphtaléine est une substance utilisée en chimie pour ses propriétés colorantes et acido-basiques. Elle est souvent choisie comme indicateur de pH, notamment pour repérer l’équivalence de certains titrages. Les transformations mettant en jeu les espèces H2P et P2– étant instantanées, la phénolphtaléine est utilisée pour distinguer un milieu basique (rose) d’un milieu acide (incolore). Mis en milieu très basique (pH > 12), les ions P2– réagissent lentement avec les ions hydroxyde OH– pour former des ions POH3– selon l’équation ci-après. Cette réaction s’accompagne d’une décoloration progressive de la solution rose de phénolphtaléine, ce qui peut être potentiellement gênant lors des titrages. P2–(aq) + OH– (aq) → POH3–(aq) L’objectif de cet exercice est d’étudier la cinétique de la réaction associée à cette décoloration en milieu très basique. Protocole du suivi cinétique de la décoloration.  - dans un bécher, introduire 30 mL d’une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium de concentration C = 0,50 mol·L–1 ; - déclencher le chronomètre (instant t = 0) lorsque l’on introduit dans le bécher 0,50 mL d’une solution basique de phénolphtaléine de concentration en ions P2– égale à 1,6×10–3 mol·L–1 ; - mélanger rapidement, transvaser dans une cuve spectrophotométrique. Relever l’absorbance du milieu à une longueur d’onde appropriée toutes les 10 secondes pendant quinze minutes.  Dans cette expérience, on considère que les ions hydroxyde OH– apportés par la solution d’hydroxyde de sodium sont en large excès par rapport aux ions P2–. On considère que leur concentration reste constante pendant toute la durée de l’expérience : [OH–](t) = C = 0,50 mol·L–1. 1. Étude des conditions initiales Q1. Préciser la signification du pictogramme de sécurité associé à la phénolphtaléine. Justifier l’un des critères de choix des conditions expérimentales. Cancérigène, tératogène. danger pour la santé. " mélanger rapidement". Q2. Estimer la valeur du pH de la solution aqueuse d’hydroxyde de sodium utilisée dans l’expérience. Commenter. [HO-] = 0,5 mol / L. [H3O+] = 10-14 / 0,5 =2 10-14 mol / L ; pH = -log(2 10-14) =13,7. Q3. Montrer que, une fois que la solution de phénolphtaléine a été introduite dans la solution d’hydroxyde de sodium à la date t = 0, la concentration des ions P2– est [P2–]0= 2,6×10-5 mol·L-1.   1,6×10–3 x 0,5 / 30,5 ~2,6×10-5 mol·L-1. ... .... 2. Étude cinétique de la décoloration.  Les résultats expérimentaux permettent de tracer l’évolution de la vitesse de disparition de l’ion P2– en fonction de sa concentration. On fait l’hypothèse que l’évolution de la concentration suit une loi de vitesse d’ordre 1.  Q4. Expliquer en quoi les résultats expérimentaux  sont compatibles avec cette hypothèse. Le graphe est une droite passant par l'origine. La vitesse de disparition de l'ion P2- est proportionnelle à la concentration [P2-aq].  Dans ce cadre, la concentration en ions P2– à l’instant t, notée [P2–](t), est régie par l’équation différentielle : d[P2–](t) /dt = − k · [P2–](t) Q5. Déterminer le coefficient k à l’aide du graphique. Coefficient directeur de la droite : k = 1,0 10-7 / (1,62 10-5) ~6,2 10-3 s-1.  La figure suivante présente l’évolution temporelle de la concentration de la forme P2– de la phénolphtaléine.  Q6. Déterminer, à l’aide de la figure la valeur de la vitesse volumique de disparition vd de la forme P2– de la phénolphtaléine à la date t = 200 s. On fera apparaître la construction effectuée sur le graphique. Valeur absolue du coefficient directeur de la tangente à la courbe à t = 200 s : 1,7 10-5 / 380 ~4,5 10-8 mol L-1 s-1. Q7. Indiquer, en justifiant la réponse, l’évolution de cette vitesse au cours du temps. Les tangentes à la courbe sont de moins en moins inclinées au cours du temps. La vitesse de disparition diminue. Q8. Définir le temps de demi-réaction t½ et estimer sa valeur dans le cas de cette transformation chimique, considérée totale. Le temps de demi réaction est la durée au bout de laquelle la concentration initiale est divisée par 2. t½ = 120 s La concentration en ions P2– de la phénolphtaléine suit la loi d’équation : [P2–](t)=[P2–] 0 · e-k∙t , où k correspond à la constante déterminée à la question Q5.  Q9. Déterminer la relation entre k et t1/2 0,5[P2–]0=[P2–] 0 · e-k∙t½  ; 0,5 = e-k∙t½  ; ln(0,5 = -ln(2) =-kt½ ; t½ = ln(2) / (6,2 10-3 )=112 s. . Q10. Comparer la valeur de t½ obtenue avec cette relation avec la valeur trouvée à la question Q8. Commenter. Les deux valeurs sont compatibles.  Q11. Commenter la valeur de t½ obtenue au regard de l’utilisation de la phénolphtaléine comme indicateur coloré de certains titrages de solutions acides. t½ est élevé ; la décoloration du rose est très lente. La phénolphtaléine peut être utilisée comme indicateur coloré de fin de titrage de solutions acides. ane.

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