Physique-Chimie · Terminale · Contrôle n°1
Cinétique chimique — Vitesse et catalyse
Un contrôle de physique-chimie de 60 minutes sur la cinétique : la vitesse qui se lit comme une pente et qui décroît presque toujours, les facteurs qui changent la vitesse sans changer l'état final, l'ordre qui se détermine et ne se lit pas sur l'équation, et le temps de demi-réaction qui porte sur une fraction et non sur une quantité. Vingt points, barème détaillé, et une correction qui dit pourquoi à chaque question.
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Avant de commencer
- Parler de « la » vitesse sans préciser l’instant n’a pas de sens.
- Les facteurs cinétiques modifient la vitesse, jamais l’état final.
- L’ordre se détermine expérimentalement et ne se lit pas sur les coefficients.
- Le temps de demi-réaction porte sur une fraction, jamais sur une quantité.
- Deux mesures à deux concentrations suffisent à trancher entre les trois ordres.
- Un catalyseur ouvre un chemin réactionnel différent.
Exercice 1 — Mesurer une vitesse
4 pts · 11 minDéfinir et lire une vitesse de réaction
Réponds à chaque question.
1.Comment définit-on la vitesse d’une réaction ?
1 ptVoir la correction
Par la variation d’une concentration par unité de temps, rapportée au coefficient stœchiométrique de l’espèce suivie.
Le rapport au coefficient rend la vitesse indépendante de l’espèce choisie.
2.Comment se lit-elle sur une courbe de suivi ?
1 ptVoir la correction
Comme la pente de la tangente en un point.
Elle se lit donc en un instant précis.
3.Comment évolue-t-elle au cours du temps, et pourquoi ?
1 ptVoir la correction
Elle décroît presque toujours, les réactifs se raréfiant.
Moins de réactifs, moins de rencontres.
4.Pourquoi faut-il préciser l’instant quand on annonce une vitesse ?
1 ptVoir la correction
Parce qu’elle change au cours de la réaction.
Parler de « la » vitesse sans instant n’a pas de sens.
Exercice 2 — Les facteurs cinétiques
4 pts · 11 minConnaître les facteurs cinétiques
Réponds à chaque question.
1.Comment la température agit-elle sur la vitesse ?
1 ptVoir la correction
Elle l’augmente, en rendant les chocs plus fréquents et plus énergétiques.
Les deux effets se cumulent : plus de chocs, et des chocs plus efficaces.
2.Comment la concentration agit-elle ?
1 ptVoir la correction
Elle augmente la vitesse en multipliant les rencontres.
Plus d’entités dans le même volume, plus de chocs.
3.Comment un catalyseur agit-il ?
1 ptVoir la correction
Il ouvre un chemin réactionnel différent.
Il n’est pas consommé par la réaction.
4.Quel quatrième facteur intervient en phase hétérogène ?
1 ptVoir la correction
La surface de contact.
Elle ne joue que lorsque les réactifs ne sont pas dans la même phase.
Exercice 3 — L'ordre
4 pts · 11 minDéfinir l'ordre d'une réaction
Réponds à chaque question.
1.Qu’est-ce que l’ordre par rapport à un réactif ?
1 ptVoir la correction
L’exposant affecté à sa concentration dans l’expression de la vitesse.
Il traduit la sensibilité de la vitesse à cette concentration.
2.Comment se détermine-t-il ?
1 ptVoir la correction
Expérimentalement.
Aucune écriture ne permet de le prévoir.
3.Peut-on le lire sur les coefficients de l’équation ?
1 ptVoir la correction
Non.
Un coefficient 2 n’impose aucunement un ordre 2.
4.Un ordre peut-il être non entier ?
1 ptVoir la correction
Oui.
Une réaction d’équation simple peut avoir un ordre non entier.
Exercice 4 — Le temps de demi-réaction
5 pts · 16 minExploiter un temps de demi-réaction
Un suivi donne un temps de demi-réaction de 40 s pour 0,10 mol·L⁻¹, et de 40 s aussi pour 0,20 mol·L⁻¹.
1.Qu’est-ce que le temps de demi-réaction ?
1 ptVoir la correction
La durée au bout de laquelle la moitié du réactif a été consommée.
Il porte sur une proportion, pas sur une quantité.
2.Comment se comporte-t-il pour une réaction d’ordre un ?
1 ptVoir la correction
Il ne dépend pas de la concentration initiale.
Il caractérise donc la réaction elle-même, à température donnée.
3.Et pour un ordre zéro, puis un ordre deux ?
1 ptVoir la correction
Proportionnel à la concentration initiale pour l’ordre zéro, inversement proportionnel pour l’ordre deux.
Les trois comportements sont distincts, ce qui permet de trancher.
4.Quel est l’ordre de la réaction suivie ici ?
1 ptVoir la correction
Un.
La concentration a doublé et le temps n’a pas bougé.
5.Pourquoi doubler la concentration ne double-t-il pas ce temps ?
1 ptVoir la correction
Parce qu’il y a deux fois plus de matière à consommer, mais aussi une vitesse plus grande.
Pour un ordre un, les deux effets se compensent exactement.
Exercice 5 — Trouve l'erreur
3 pts · 11 minRepérer une erreur et la corriger
Chaque affirmation est fausse. Écris ce qu’il fallait dire.
1.« Le coefficient de ce réactif vaut 2 dans l’équation : la réaction est donc d’ordre 2. »
1 ptVoir la correction
L’ordre se détermine expérimentalement.
Il ne se lit pas sur les coefficients stœchiométriques.
2.« J’ai chauffé le mélange : j’obtiendrai donc plus de produit. »
1 ptVoir la correction
La température change la vitesse, pas l’état final.
On atteint le même état, seulement plus tôt.
3.« La vitesse de cette réaction vaut 0,02 mol·L⁻¹·s⁻¹. »
1 ptVoir la correction
Il faut préciser l’instant auquel cette vitesse est mesurée.
Elle décroît au cours du temps.
Barème — ce que le correcteur regarde
Les lignes chiffrées couvrent les 5 exercices et totalisent 20 points.
Ex.1La vitesse et sa lecture
4 points — 1 par question
Point perdu si : Une vitesse annoncée sans l’instant auquel elle se rapporte.
Ex.2Les facteurs cinétiques
4 points — 1 par question
Point perdu si : Un facteur cinétique crédité d’un changement d’état final.
Ex.3L’ordre d’une réaction
4 points — 1 par question
Point perdu si : Un ordre lu sur les coefficients stœchiométriques.
Ex.4Le temps de demi-réaction
5 points — 1 par question
Point perdu si : Un temps de demi-réaction cru proportionnel à la quantité.
Ex.5L’erreur repérée, et la réponse juste donnée
3 points — 1 par ligne
Point perdu si : Un ordre déduit de l’équation de réaction.
Et maintenant ?
- 16 à 20
- Le chapitre est tenu. Entraîne-toi maintenant à trancher un ordre à partir de deux mesures : temps inchangé, ordre un ; temps doublé, ordre zéro ; temps divisé par deux, ordre deux.
- 10 à 15
- Refais l'exercice 4 en te rappelant que le temps de demi-réaction porte sur une proportion. Deux fois plus de matière, mais aussi une vitesse plus grande : les deux effets se compensent.
- moins de 10
- Reprends la fiche de cours et retiens ce qui rend cette mesure utile : une grandeur qui ne dépend pas des conditions de départ caractérise la réaction elle-même.
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