Terminale S Thème Transfo de la matière Chap.7 Programme 2020
TP N° 7-1 :Transformation totale ou partielle et constante d’équilibre
1. Contexte
L’ion thiocyanate (SCN-) réagit avec l’ion fer III (Fe3+) pour former l’ion de formule FeSCN2+ qui servait autrefois de faux sang dans les films en raison de sa couleur qualifiée de rouge sang.
Nous allons étudier le comportement de cette réaction vis-à-vis du réactif limitant et déterminer si l’état final dépend de l’état initial.
2. Etude de la transformation
→ La transformation chimique entre les ions fer III (Fe3+) et les ions thiocyanate (SCN-) est modélisée par une réaction chimique dont l’équation est :
Fe3+(aq) + SCN-(aq) ⇄ FeSCN2+(aq)
Les ions FeSCN2+ donnent une coloration rouge sang à la solution qui les contient.
→ Le quotient de réaction à l’équilibre est donné par :
𝑄𝑟,é𝑞 = [𝐹𝑒𝑆𝐶𝑁2+]é𝑞 [𝐹𝑒3+]é𝑞 × [𝑆𝐶𝑁−]é𝑞
→ On suit la transformation à l’aide d’un spectrophotomètre, en mesurant l’absorbance du mélange ( celui-ci étant coloré !)
Le coefficient d’absorption molaire de l’ion FeSCN2+ à 470 nm est ε475 = 9080 L∙mol-1∙cm-1.
3. Première analyse qualitative de l’équilibre( réalisée au bureau)
→ Dans tout le protocole on utilisera une éprouvette graduée pour prélever les volumes indiqués.
→ Dans un bécher, mélanger 30 mL d’une solution S1 de sulfate de fer III (2 Fe3+(aq) + 3 SO42-
(aq)) de concentration 5,0×10-3 mol∙L-1 en fer III avec 30 mL d’une solution S3 de thiocyanate de potassium (K+(aq) + SCN-(aq)) de concentration 5,0×10-3 mol∙L-1.
→ On partage le mélange( 60 mL) en trois parts égales de 20 mL dans trois béchers.
• Le premier bécher sert de témoin.
• Dans le deuxième bécher on ajoute 1 mL de la solution « S1 » concentration 0,1 mol/L
• Dans le troisième bécher on ajoute 1 mL de la solution « S2 » de concentration 0,1 mol/L 3.1 Qu’observe-t-on dans chaque bécher?
3.2 Justifier que la transformation entre les ions fer III et les ions thiocyanate n’est pas totale dans le bécher témoin.
4. Mesures détaillées
a) Numéroter cinq tubes à essais de 1 à 6.
b) A l’aide de pipettes graduées réaliser les mélanges du tableau de la page suivante.
c) Mesurer l’absorbance des solutions et compléter la ligne correspondante du tableau.
d) Compléter les lignes des quantités de matière initiale des réactifs.
Terminale S Thème Transfo de la matière Chap.7 Programme 2020 e) Sachant que l = 1 cm, à l’aide de la loi de Beer-Lambert déterminer les concentrations finales
[FeSCN2+]éq.
f) En déduire les valeurs de l’avancement final pour chaque mélange.
g) Avec ou sans l’aide du tableau d’avancement de la page suivante déterminer les concentrations finales en ion fer III et ion thiocyanate.
h) En déduire les valeurs de Qr,éq pour chaque mélange. Conclure.
Tube 1 2 3 4 5 6
Volume de S1 (mL) 1,0 1,0 1,0 2,0 2,0 3,0
Volume d’acide nitrique
c = 0,10 mol∙L-1 (mL) 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0
Volume d’eau (mL) 5,0 4,0 3,0 4,0 3,0 3,0
Volume de S3 (mL) 1,0 2,0 3,0 1,0 2,0 1,0
n(Fe3+)i (mol) n(SCN-)i (mol) Absorbance A [FeSCN2+]éq (mol∙L–1) Avancement final xf (mol) [Fe3+]éq (mol∙L–1)
[SCN-]éq (mol∙L–1) Qr,éq
Tableau d’avancement
Equation chimique Fe3+(aq) + SCN-(aq) ⇄ FeSCN2+(aq)
Etat initial x = 0 Etat intermédiaire x
Etat final xf
