سلسلة تمارين

Série d’exercices :

Cinétique chimique

Baccalauréat - Sciences

expérimentales

Année scolaire 2026-2027

Série d’exercices : Cinétique chimique

Classe : 4

ème

Année Secondaire — Section Sciences Expérimentales

Exercice n

◦

1 : Suivi cinétique d’une réaction par titrage

On se propose d’étudier la cinétique de la réaction d’oxydoréduction entre l’eau oxygénée H2O2 et

les ions iodure I

−

en milieu acide. La réaction chimique est modélisée par l’équation bilan suivante :

H2O2 + 2 I

−

+ 2 H

+

→ I2 + 2 H2O

À l’instant t = 0, on mélange un volume V1 = 50 mL d’une solution d’eau oxygénée de concentration

C1 = 0,10 mol · L

−1

avec un volume V2 = 50 mL d’une solution d’iodure de potassium (K

+

+ I

−

) de

concentration C2 = 0,20 mol · L

−1

et quelques gouttes d’acide sulfurique concentré. Le volume total

du mélange est V = V1 + V2 = 100 mL.

Données :

• V = 100 mL = 0,100 L ;

• C1 = 0,10 mol · L

−1

; C2 = 0,20 mol · L

−1

.

1) a- Définir la vitesse instantanée d’une réaction chimique.

b- Exprimer la vitesse volumique instantanée v(t) en fonction de l’avancement x(t) et du volume

total V du mélange réactionnel.

c- Donner l’unité de la vitesse volumique dans le Système International.

2) a- Établir le tableau d’avancement de la réaction en calculant les quantités de matière initiales

des réactifs.

b- Montrer que le mélange initial est dans les proportions stchiométriques.

c- Exprimer l’avancement x(t) de la réaction à tout instant t en fonction de la quantité de

matière de diiode n(I2) formé.

3) a- Sachant qu’à l’instant t1 = 10 min, la quantité de diiode formé est n(I2) = 2,0 mmol, calculer

la vitesse moyenne vmoy de la réaction entre t0 = 0 et t1 = 10 min.

b- Préciser comment évolue la vitesse instantanée de la réaction au cours du temps et justifier

cette évolution.

Exercice n

◦

2 : Facteurs cinétiques et rôle d’un catalyseur

On étudie la réaction lente d’oxydation des ions iodure I

−

par les ions peroxodisulfate S2O

2−

8

repré-

sentée par l’équation bilan :

S2O

2−

8

+ 2 I

−

→ 2 SO

2−

4

+ I2

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On réalise trois expériences distinctes à partir de mêmes quantités initiales de réactifs :

• Expérience 1 : Réalisée à une température T1 = 25

◦

C sans ajout d’autre espèce.

• Expérience 2 : Réalisée à une température T2 = 40

◦

C sans ajout d’autre espèce.

• Expérience 3 : Réalisée à la température T1 = 25

◦

C en ajoutant quelques gouttes d’une

solution contenant des ions Fe

3+

.

1) a- Définir la notion de facteur cinétique.

b- Préciser l’effet d’une augmentation de la température sur la vitesse de réaction à l’échelle

microscopique.

c- Comparer la durée de la transformation dans l’expérience 1 et dans l’expérience 2.

2) a- Définir un catalyseur.

b- Quel est le rôle des ions Fe

3+

introduits dans l’expérience 3 ?

c- L’ajout du catalyseur modifie-t-il l’avancement final xf de la réaction ? Justifier la réponse.

3) a- Expliquer pourquoi la vitesse de réaction diminue au fur et à mesure que la réaction pro-

gresse.

b- Citer deux autres facteurs cinétiques utilisables pour contrôler la vitesse d’une réaction

chimique en solution aqueuse.

Exercice n

◦

3 : Exploitation quantitative de courbes cinétiques

Dans un réacteur de volume V = 100 mL, on effectue le suivi cinétique d’une réaction chimique

conduisant à un produit P . On mesure l’avancement x(t) de la réaction au cours du temps.

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600

2

4

xf = 4.0 mmol • t

1/2

= 120 s — reference

t (s)

x (mmol)

Fig. 1 : Courbe d’avancement x = f (t) avec tangente à l’origine.

1) a- Déterminer graphiquement, à partir de la Fig. 1, la valeur de l’avancement final xf .

b- Définir le temps de demi-réaction t1/2.

c- Déterminer graphiquement la valeur du temps de demi-réaction t1/2 pour cette transforma-

tion.

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2) a- Rappeler l’expression de la vitesse volumique de réaction v(t).

b- À l’aide de la tangente tracée à l’origine t = 0 sur la Fig. 1, calculer la valeur de la vitesse

volumique initiale v(0).

c- Déterminer graphiquement ou estimer la vitesse volumique de réaction à l’instant t = t1/2

et vérifier la diminution de la vitesse au cours du temps.

3) On reprend l’expérience en modifiant l’un des paramètres expérimentaux (température ou concen-

tration). On obtient les deux courbes (1) et (2) représentées sur la Fig. 2.

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260

2

4

xf = 4.0 mmol • t

1/2

= 55 s — temperature elevee

t (s)

x (mmol)

Fig. 2 : Influence d’un facteur cinétique sur l’évolution de l’avancement x(t).

a- Identifier, en le justifiant, la courbe qui correspond à la température la plus élevée.

b- Comparer les temps de demi-réaction t1/2 correspondant à chacun des deux régimes ciné-

tiques de la Fig. 2.

c- Conclure sur l’influence du facteur cinétique considéré sur la rapidité d’atteinte de l’état

final.

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