PARTIE COMPRENDRE CH13 TEMPS ET EVOLUTION CHIMIQUE-CINETIQUE ET CATALYSE INFLUENCE D'UN CATALYSEUR
Connaissances et compétences exigibles :
Mettre en œuvre une démarche expérimentale pour mettre en évidence le rôle d’un catalyseur.
Catalyse homogène, hétérogène et enzymatique.
Extraire et exploiter des informations sur la catalyse, notamment en milieu biologique et dans le domaine industriel, pour en dégager l’intérêt.
Avant de teindre des textiles, ces derniers sont blanchis par ajout d'eau oxygénée, espèce qui doit ensuite être éliminée.
Le peroxyde d'hydrogène H2O2 se décompose naturellement en eau et en dioxygène. Cette transformation est lente à 25°C. Traditionnellement, les tissus sont donc lavés à haute température, ce qui est coûteux en énergie. On peut alors avoir recours à une autre méthode : l'utilisation de catalyseurs.
Expérience
On réalise l’expérience suivante :
Introduire dans 5 tubes à essai une dizaine de mL d'eau oxygénée à 10 volumes.
Le tube 1 sert de témoin
Introduire respectivement dans les tubes, et : - un fil de platine préalablement pesé
- un morceau de navet écrasé
- quelques gouttes de chlorure de fer (III)
Introduire dans un sixième tube quelques mL de chlorure de fer comme tube témoin
Sécher et peser le fil de platine à la fin de l'expérience.
Observations :
Pour chaque tube, noter les observations,(aspect, coloration…)
Décrire l’évolution de la couleur au cours de la transformation dans le tube n°5 en le comparant au tube n°6
Interprétation :
1. Commenter les observations faites dans les tubes,, et en vous aidant des questions suivantes : a) Pourquoi observe-t-on une effervescence dans les tubes à essai ?
b) Quel critère peut-on utiliser pour définir, mesurer et comparer la durée de la transformation dans chaque tube à essai ?
c) Les espèces ajoutées sont-elles des réactifs de la réaction étudiée, justifier.
2. Sachant que le peroxyde d'hydrogène appartient à deux couples redox, H2O2(aq) / H2O(l) et O2(g) / H2O2(aq), écrire l'équation de la décomposition de l'eau oxygénée.
3. Pourquoi les tissus sont-ils traditionnellement lavés à haute température ? 4. En déduire le rôle des catalyseurs.
5. Les catalyses étudiées sont de trois types différents : catalyse homogène, hétérogène et enzymatique.
Attribuer à chaque tube son type de catalyse.
6. Dans le tube 4, la réaction lente de décomposition de l'eau oxygénée est remplacée par deux réactions rapides faisant intervenir le couple Fe3+(aq) / Fe2+(aq). Ecrire les équations de réaction entre, d'une part les couples O2(g) / H2O2(aq) et Fe3+(aq) / Fe2+(aq), et d'autre part entre les couples H2O2(aq) / H2O(l) et Fe3+(aq) / Fe2+(aq), puis montrer que ces deux réactions sont équivalentes à la réaction de décomposition de l'eau oxygénée.
