Aurélie 09/02

réduction du diiode par le zinc Liban 02




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On donne les potentiels standart d'oxydoréduction E(I2/I-) = 0,62 V et E(Zn2+/Zn) = -0,76 V. On vend en pharmacie sous le nom de Lugot un antiseptique à base de diiode. Les solutions de diiode sont brunes. On plonge dans le Lugot une plaque de zinc.

  1. Le diiode réagit lentement sur le zinc : I2 + Zn = 2I- + Zn2+. Pourquoi cette réaction est-elle possible ?
    - Comment évolue la coloration du milieu réactionnel et la masse de zinc au cours du temps ?
  2. Pour étudier la cinétique de cette réaction on suit l'évolution de la concentration du diiode en fonction du temps. La température est de 22)C, la concentration initiale du diiode est C0 = 0,02 mol/L. On obtient la courbe ci-dessous :

    - Définir la vitesse instantanée de disparition du diiode.Déterminer sa valeur à la date t= 200s.
    - Comment évolue-t-elle au cours du temps ? Quelle est la cause de cette variation ?
    - Déterminer graphiquement le temps de demi-réaction.

  3. On porte une solution de Lugol à 60°C et l'on y ajoute une plaque de zinc. Donner l'allure de la courbe d'évolution de la concentration en diiode en fonction du temps. Justifier. Faire le tracé sur la figure ci-dessus ( courbe 2).
  4. On prélève V= 50 mL de Lugol que l'on verse dans une fiole jaugée de 100 mL. On ajoute de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge. On obtient ainsi une solution diluée de diiode.
    - Calculer la concentration du diiode dans la solution diluée.
    - Comme précédemment on plonge la plaque de zinc dans la solution diluée de diiode maintenue à une température de 22°C. Comparer qualitativement la vitesse initiale à celle de l'expérience précédente. Justifier l'allure de la courbe d'évolution de la concentration en diiode, courbe que l'on ajoutera sur la figure ci-dessus ( courbe 3)

 


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corrigé
Le couple redox auquel appartient le zinc possède le plus petit potentiel

Le zinc est un réducteur plus fort que le diiode : le zinc s'oxyde Zn--> Zn2+ + 2e-.

Le diiode est l'oxydant, il se réduit I2 + 2e- --> 2I-.

le diiode est un réactif, sa concentration diminue au cours de la réaction : la coloration brune du diiode s'atténue au cours du temps : les autres espèces en solution sont incolores.


la vitesse instantanée de disparition du diiode est égale à : v = - 1/V d nI2/ dt = - d[I2]/ dt

V : volume constant de la solution et nI2 : quantité de matière de diiode à l'instant t.

On trace la tangente à la courbe à la date t= 200 s et on détermine son coefficient directeur.

v = 1,7 10-5 mol L-1 s-1.

 

La réaction étudiée est totale : le diiode est supposé être le réactif limitant. Le temps de demi- réaction est la durée au bout de laquelle la concentration en diiode est égale à la moitié de sa valeur initiale.

t½ voisin de 160 s.

La température est un facteur cinétique : si la température augmente, la vitesse de disparition du diiode augmente (courbe 2)

La concentration en diiode est un facteur cinétique : la concentration [I2] diminue en solution diluée et en conséquence la vitesse de disparition du diiode diminue ( courbe 3).

le facteur de dilution est de : 100 / 50 = 2

la concentration de la solution diluée est : 0,02 / 2 = 0,01 mol/L.


à suivre ...

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