15.E1 : Réaction totale ou non

Les ions iodure \(\ce{I– (aq)}\), en contact avec les ions peroxodisulfate \(\ce{S2O8^2–(aq)}\), subissent une oxydation lente. On s'intéresse au mélange de \(\pu{100 mL}\) d'une solution de peroxodisulfate d'ammonium \(\ce{(2 NH4+(aq);S2O8^2–(aq))}\) de concentration \(c_1 = \pu{0,10 mol*L-1}\) avec \(\pu{100 mL}\) de solution d'iodure de potassium \(\ce{(K+(aq) ; I–(aq))}\) de concentration \(c_2 = \pu{0,20 mol*L-1}\).

1 Établir l'équation de la réaction à partir des couples fournis.

2 Exprimer le quotient de réaction \(Qr\).

3 Calculer sa valeur à l'état initial.

4 La constante d'équilibre de cette réaction est égale à \(K = \pu{2E46}\). Conclure quant au caractère total ou non de la réaction.

Données : couples oxydant/réducteur

\(\ce{I2 / I^-}\)

\(\ce{S2O8^2- / SO4^2-}\)

Afficher la correction

Les demi-équation sont :

\(\ce{I2 + 2e^- -> 2 I^-}\)

\(\ce{S2O8^2- + 2 e- → 2 SO4^2-}\)

Les espèces qui réagissent sont \(\ce{I-}\) et \(\ce{S2O8^2-}\).

Donc l'équation bilan est : \(\ce{S2O8^2- + 2 I- = 2 SO4^2- + I2}\)

\(Q_r = \dfrac{\left(\dfrac{[\ce{SO4^2-}]}{c_0}\right)×\left(\dfrac{[\ce{I2}]}{c_0}\right)} {\left(\dfrac{[\ce{I-}]}{c_0}\right)×\left(\dfrac{[\ce{S2O8^2-}]}{c_0}\right)}\)

Avec des concentration en \(\pu{mol*L-1}\), on a \(Q_{r,i} = \dfrac{[\ce{SO4^2-}]_i × [\ce{I2}]_i}{[\ce{I-}]_i × [\ce{S2O8^2-}]_i}\)

Or \([\ce{SO4^2-}]_i = 0\) et \([\ce{I2}]_i = 0\)

Donc \(Q_{r,i} = 0\)

\(K\) étant très grand (\(> 10^4\)), on peut affirmer que la réaction est totale.

Remarque : \(Q_{r,i} < K\) donc la réaction se fait bien spontanément dans le sens direct.