Exercices td cinetique chimique serie 5 n2o5 no2 et decompos
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Exercice I : Décomposition du N₂O₅
Soit la réaction à 50°C : N₂O₅ → N₂O₄ + ½ O₂. La constante de vitesse k = 3 × 10⁻² min⁻¹. Au bout de combien de temps la moitié de la quantité initiale de N₂O₅ a été décomposée ?
Exercice II : Réaction entre NO₂ et NO
On considère la réaction : 2 NO₂ → O₂ + 2 NO.
Voici les données expérimentales :
| t (min) | [NO₂] (mmol.L⁻¹) |
|---|---|
| 10 | 0,91 |
| 20 | 0,84 |
| 30 | 0,78 |
| 50 | 0,68 |
| 100 | 0,52 |
Déterminer la constante de vitesse et l'ordre de la réaction.
Exercice III : Décomposition d'un corps pur A
Un corps pur A en solution aqueuse se décompose à une vitesse constamment proportionnelle à sa concentration.
1°) Établir la loi de vitesse de la réaction correspondante.
À 25°C, il faut 1 h 55 min pour décomposer 90 % de la quantité initiale de A.
2°) Calculer la constante de vitesse à 25°C et le temps de demi-réaction à cette température.
3°) À 35°C, la constante de vitesse est de 0,04 min⁻¹. Calculer l'énergie d'activation de la réaction de décomposition.
Donnée : R = 8,31 J.mol⁻¹.K⁻¹.
Exercice IV : Décomposition de l'urée avec et sans enzyme
Soit la réaction de décomposition de l'urée en présence d'un catalyseur (enzyme) : CO(NH₂)₂ + H₃O⁺ + H₂O → 2 NH₄⁺ + HCO₃⁻ à 25°C, dont l'énergie d'activation E₁ = 37 kJ.mol⁻¹.
La même réaction effectuée sans enzyme a pour énergie d'activation E₂ = 136,7 kJ.mol⁻¹.
À quelle température doit-on effectuer la réaction sans enzyme pour que la vitesse soit la même que celle de la réaction catalysée à 25°C ? On suppose que le facteur A est le même dans les deux cas.
FAQ
1. Comment déterminer l'ordre d'une réaction à partir des données expérimentales ?
Pour déterminer l'ordre d'une réaction, on utilise généralement la méthode des temps de demi-réaction ou la méthode des vitesses initiales. Dans cet exercice, la méthode des temps de demi-réaction ou l'analyse des variations de concentration en fonction du temps peut être appliquée.
2. Que signifie une vitesse de réaction proportionnelle à la concentration ?
Cela indique qu'il s'agit d'une réaction d'ordre 1, où la vitesse de disparition d'un réactif est directement proportionnelle à sa concentration instantanée.
3. Comment calculer l'énergie d'activation à partir de deux constantes de vitesse ?
On utilise l'équation d'Arrhenius : k = A × exp(-Ea/RT), où A est le facteur de fréquence, Ea l'énergie d'activation, R la constante des gaz parfaits et T la température en Kelvin.