Interprétation : 1.

PARTIE COMPRENDRE CH13 TEMPS ET EVOLUTION CHIMIQUE-CINETIQUE ET CATALYSE INFLUENCE D'UN CATALYSEUR

Nous allons mettre en évidence le principe de la catalyse

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 :

Tube 1 : Témoin Eau oxygénée incolore

Tube 2 Le fils de platine se recouvre de petites bulles Tube 3 Il y a une forte effervescence

Tube 4 La solution prend une coloration brune avant de redevenir orangée rouille comme le tube temoin 6 Tube 5 Solution de Fe³⁺ témoin

Interprétation :

a) On observe une effervescence dans les tubes à essai car il y a dégagement d’un gaz, le dioxygène O2

b) Pour définir, mesurer et comparer la durée de la transformation dans chaque tube à essai on peut chronométrer le temps d’observation des bulles ou de l’effervescence, ou la durée du changement de couleur, avant que le tube ne reprenne la coloration initiale du tube temoin dans le cas du Fe³⁺

c) Les espèces ajoutées ne sont pas des réactifs de la réaction étudiée car elle n’iterviennent pas dans le bilan réactionnel. Elles sont présentes au début et à la fin de la réaction. Elle participe à la réaction mais sont régénérées en fin de réaction.

2. Equation de la décomposition de l'eau oxygénée Couple H2O2(aq) / H2O(l) et O2(g) / H2O2(aq)

3.

H2O2(aq) + 2H⁺ +2e^-  2H2O(l)

H2O2(aq)  O2(g) +2H⁺ +2e^-

2H2O2(aq)  2H2O(l) + O2(g)

4. Les tissus sont-ils traditionnellement lavés à haute température pour accélérer le processus.

5. Rôle des catalyseurs : accélérer la réaction

6. Les catalyses étudiées sont de trois types différents :

Catalyse homogène, le catalyseur et le mélange réactionnel ne sont pas dans le même été physique : il s’agit du tube contenant la solution de fer III.

Catalyse hétérogène : ls catalyseur et le mélange réactionnel ne sont pas dans le même été physique : il s’agit du tube contenant le fil de platine solide et la solution.

Catalyse enzymatique : le catalyseur contint une enzyme : ici l’igname contient de la catalase.

7. 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.

Rappel les couples d’oxydo reduction réagissent en « mode croisé » O2(g) / H2O2(aq)

Fe³⁺(aq) / Fe²⁺(aq),

Pour savoir ce que l’on met à gauche de la flèche, on se pose la question : Qu’est-ce qu’il y a dans mon bécher au départ ? Ici de l’eau oxygénée et des ions Fer III

H2O2(aq)  O2(g) +2H⁺ +2e^-

Fe³⁺(aq)  Fe²⁺(aq) +e^- (x2)

---

H2O2(aq) +2 Fe³⁺(aq)  2Fe²⁺(aq) + O2(g) +2H⁺ (1)

H2O2(aq) / H2O(l) et

Fe

/ Fe

,

Ici j’ai encore de l’eau oxygénée et les ions Fer II formés vont être régénérés en fer III

H2O2(aq) + 2H⁺ +2e^-  2H2O(l)

Fe²⁺(aq) +e^- Fe³⁺(aq) (x2)

---

H2O2(aq) + 2H⁺ + 2Fe²⁺(aq)  2H2O(l) + 2Fe³⁺(aq) (2)

Bilan de (1) et (2)

H2O2(aq) +2 Fe³⁺(aq)  2Fe²⁺(aq) + O2(g) +2H⁺ (1) H2O2(aq) + 2H⁺ +2 Fe²⁺(aq)  2H2O(l) + 2Fe³⁺(aq) (2) ---

2H2O2(aq)  2H2O(l) + O2(g)

On retrouve l’équation établie au début.

A SUIVRE / Activité 5 p 264 Utilisation des catalyseurs dans l’industrie