Physique-Chimie · Prépa concours post-bac — Écoles militaires & royales

Suivi temporel d'une réaction - Vitesse de réaction

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

Vitesse volumique de réaction : $v(t) = \frac{1}{V_S} \cdot \frac{dx}{dt}$ avec $V_S$ le volume de la solution (en $mol \cdot m^{-3} \cdot s^{-1}$ ou $mol \cdot L^{-1} \cdot s^{-1}$ ).
Temps de demi-réaction ( $t_{1/2}$ ) : Instant où l'avancement $x(t_{1/2}) = \frac{x_{max}}{2}$ .
Facteurs cinétiques : Température (plus elle est élevée, plus la réaction est rapide) et concentration initiale des réactifs.
Suivi expérimental :
- Conductimétrie : si la réaction produit ou consomme des ions.
- Spectrophotométrie : si une espèce est colorée (Loi de Beer-Lambert : $A = \varepsilon \cdot l \cdot [C]$ ).
- Mesure de pression : si un gaz est produit dans un volume constant.

Méthodes à maîtriser

Tracer la tangente : Pour calculer la vitesse à un instant $t$ , tracer la tangente à la courbe $x=f(t)$ au point d'abscisse $t$ et calculer son coefficient directeur.
Tableau d'avancement : Indispensable pour exprimer $x(t)$ en fonction de la grandeur mesurée (ex: $n(t)$ , $[C](t)$ , $P(t)$ ).
Détermination de $t_{1/2}$ : Lire $x_{max}$ sur le graphique, diviser par 2, reporter sur l'axe des ordonnées, puis lire l'abscisse correspondante.

Exemples corrigés

Calcul de vitesse : Si $x(t) = 0,1 \cdot t$ , alors $v = \frac{1}{V_S} \cdot 0,1$ .
Relation $x$ et $A$ : $A(t) = \varepsilon \cdot l \cdot [C](t)$ . Utiliser le tableau d'avancement pour lier $[C](t)$ à $x(t)$ .

Erreurs fréquentes

Oublier de diviser par le volume total $V_S$ dans la formule de la vitesse volumique.
Confuser $x_{max}$ (théorique) et $x_{final}$ (si la réaction est limitée).
Ne pas convertir les unités (ex: minutes en secondes, mL en L).

L'essentiel du cours

Vitesse volumique de réaction : $v(t) = \frac{1}{V_S} \cdot \frac{dx}{dt}$ avec $V_S$ le volume de la solution (en $mol \cdot m^{-3} \cdot s^{-1}$ ou $mol \cdot L^{-1} \cdot s^{-1}$).
Temps de demi-réaction ($t_{1/2}$) : Instant où l'avancement $x(t_{1/2}) = \frac{x_{max}}{2}$.
Facteurs cinétiques : Température (plus elle est élevée, plus la réaction est rapide) et concentration initiale des réactifs.
Suivi expérimental :
- Conductimétrie : si la réaction produit ou consomme des ions.
- Spectrophotométrie : si une espèce est colorée (Loi de Beer-Lambert : $A = \varepsilon \cdot l \cdot [C]$).
- Mesure de pression : si un gaz est produit dans un volume constant.

Méthodes à maîtriser

Tracer la tangente : Pour calculer la vitesse à un instant $t$, tracer la tangente à la courbe $x=f(t)$ au point d'abscisse $t$ et calculer son coefficient directeur.
Tableau d'avancement : Indispensable pour exprimer $x(t)$ en fonction de la grandeur mesurée (ex: $n(t)$, $C$, $P(t)$).
Détermination de $t_{1/2}$ : Lire $x_{max}$ sur le graphique, diviser par 2, reporter sur l'axe des ordonnées, puis lire l'abscisse correspondante.

Exemples corrigés

Calcul de vitesse : Si $x(t) = 0,1 \cdot t$, alors $v = \frac{1}{V_S} \cdot 0,1$.
Relation $x$ et $A$ : $A(t) = \varepsilon \cdot l \cdot C$. Utiliser le tableau d'avancement pour lier $C$ à $x(t)$.

Erreurs fréquentes

Oublier de diviser par le volume total $V_S$ dans la formule de la vitesse volumique.
Confuser $x_{max}$ (théorique) et $x_{final}$ (si la réaction est limitée).
Ne pas convertir les unités (ex: minutes en secondes, mL en L).

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

Tu as appris les sciences en arabe ? Touche un mot pour voir sa traduction et une explication en darija.

La question que tu n'oses pas poser en classe ? Pose-la à UstadZéro jugement, même en darija, même à minuit. Il t'explique pas à pas et corrige ta démarche. Gratuit.Commencer gratuitement

Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Suivi temporel d'une réaction - Vitesse de réaction

1/4

La vitesse volumique de réaction est définie par :

❓ Questions fréquentes

Kifach n-7seb x{max} ila kan l'equation m3a-t-ha coefficients stoechiometriques?

Calcule les quantités de matière initiales $n_i$ des réactifs.
Pose l'hypothèse que chaque réactif est limitant : $n_i - a \cdot x_{max} = 0$ .
Calcule $x_{max}$ pour chaque réactif ( $x_{max} = n_i / a$ ).
La valeur la plus petite est le $x_{max}$ réel.

💡 À retenir : Le réactif limitant est celui qui donne la plus petite valeur de $x_{max}$ .

Calcule les quantités de matière initiales $n_i$ des réactifs.
Pose l'hypothèse que chaque réactif est limitant : $n_i - a \cdot x_{max} = 0$.
Calcule $x_{max}$ pour chaque réactif ($x_{max} = n_i / a$).
La valeur la plus petite est le $x_{max}$ réel.

💡 À retenir : Le réactif limitant est celui qui donne la plus petite valeur de $x_{max}$.

Chno hiya l'unite dyal vitesse volumique?

L'unité dépend de celle du volume et du temps. Généralement, on utilise $mol \cdot L^{-1} \cdot s^{-1}$ ou $mol \cdot L^{-1} \cdot min^{-1}$ .

💡 À retenir : Vérifie toujours les unités sur l'axe des ordonnées et des abscisses avant de calculer.

L'unité dépend de celle du volume et du temps. Généralement, on utilise $mol \cdot L^{-1} \cdot s^{-1}$ ou $mol \cdot L^{-1} \cdot min^{-1}$.

💡 À retenir : Vérifie toujours les unités sur l'axe des ordonnées et des abscisses avant de calculer.

Kifach n-rsem l'tangente f l'examen?

Place le point $M$ à l'instant $t$ voulu sur la courbe.
Utilise une règle pour tracer une droite qui "suit" la pente de la courbe au point $M$ .
Choisis deux points $A$ et $B$ sur cette droite, bien éloignés, pour calculer la pente : $a = \frac{y_B - y_A}{x_B - x_A}$ .

💡 À retenir : La précision du tracé de la tangente est cruciale pour la note.

Place le point $M$ à l'instant $t$ voulu sur la courbe.
Utilise une règle pour tracer une droite qui "suit" la pente de la courbe au point $M$.
Choisis deux points $A$ et $B$ sur cette droite, bien éloignés, pour calculer la pente : $a = \frac{y_B - y_A}{x_B - x_A}$.

💡 À retenir : La précision du tracé de la tangente est cruciale pour la note.

Pourquoi la vitesse diminue-t-elle au cours du temps ?

La vitesse dépend de la concentration des réactifs. Au fur et à mesure que la réaction avance, les réactifs sont consommés, leur concentration diminue, donc les chocs efficaces entre molécules deviennent moins fréquents.

💡 À retenir : La diminution de la vitesse est due à la consommation des réactifs.

Est-ce que le catalyseur change x{max} ?

Non, le catalyseur n'apparaît pas dans l'équation bilan. Il modifie seulement la vitesse de la réaction (il permet d'atteindre l'état final plus rapidement).

💡 À retenir : Un catalyseur n'a aucun effet sur le rendement final.

Comment utiliser la loi de Beer-Lambert pour suivre une réaction ?

Si un produit est coloré, son absorbance $A$ est proportionnelle à sa concentration $[C]$ . On mesure $A(t)$ , on en déduit $[C](t)$ , puis on utilise le tableau d'avancement pour trouver $x(t)$ .

💡 À retenir : $A = \varepsilon \cdot l \cdot [C]$ .

Si un produit est coloré, son absorbance $A$ est proportionnelle à sa concentration $[C]$. On mesure $A(t)$, on en déduit $C$, puis on utilise le tableau d'avancement pour trouver $x(t)$.

💡 À retenir : $A = \varepsilon \cdot l \cdot [C]$.

Est-ce que t{1/2} dépend de la température ?

Oui. Si on augmente la température, la réaction est plus rapide, donc $t_{1/2}$ diminue.

💡 À retenir : La température est un facteur cinétique.

Oui. Si on augmente la température, la réaction est plus rapide, donc $t_{1/2}$ diminue.

💡 À retenir : La température est un facteur cinétique.

Kifach n-3ref wach reaction saria aw batia?

Une réaction est rapide si elle est instantanée à l'échelle humaine (ex: précipitation). Elle est lente si elle dure de quelques secondes à plusieurs heures/jours.

💡 À retenir : La distinction est subjective mais basée sur l'observation visuelle.

Pourquoi on utilise un bain de glace pour "bloquer" une réaction ?

Le froid diminue la vitesse de réaction (facteur cinétique). En mettant le mélange dans la glace, la réaction devient si lente qu'on peut considérer qu'elle est arrêtée, ce qui permet de faire un titrage sans que la réaction continue.

💡 À retenir : C'est la méthode de trempe.

La vitesse volumique est-elle toujours positive ?

Oui, par définition, $v(t) = \frac{1}{V_S} \cdot \frac{dx}{dt}$ . Comme $x$ augmente au cours du temps, la dérivée est positive.

💡 À retenir : Une vitesse ne peut jamais être négative.

Oui, par définition, $v(t) = \frac{1}{V_S} \cdot \frac{dx}{dt}$. Comme $x$ augmente au cours du temps, la dérivée est positive.

💡 À retenir : Une vitesse ne peut jamais être négative.

Comment calculer la vitesse à t=0 ?

Il faut tracer la tangente à l'origine (au point $t=0$ ). La pente de cette droite donne la vitesse initiale.

💡 À retenir : La vitesse est maximale à $t=0$ .

Il faut tracer la tangente à l'origine (au point $t=0$). La pente de cette droite donne la vitesse initiale.

💡 À retenir : La vitesse est maximale à $t=0$.

Est-ce que la pression totale change si le volume est constant ?

Oui, si la réaction produit un gaz, la pression totale augmente au cours du temps. On peut suivre l'avancement par manométrie.

💡 À retenir : $P(t)$ est proportionnel à $n_{gaz}(t)$ .

Oui, si la réaction produit un gaz, la pression totale augmente au cours du temps. On peut suivre l'avancement par manométrie.

💡 À retenir : $P(t)$ est proportionnel à $n_{gaz}(t)$.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

On étudie la réaction entre l'eau oxygénée $H_2O_2$ et les ions iodure $I^-$ . L'équation est : $H_2O_2 + 2I^- + 2H^+ \rightarrow I_2 + 2H_2O$ . Le volume de la solution est $V_S = 100 mL$ . On mesure l'absorbance $A$ du diiode formé. À $t=20 min$ , $A = 0,4$ . On donne $\varepsilon \cdot l = 200 L \cdot mol^{-1}$ . Calculer la vitesse volumique à $t=20 min$ sachant que la pente de la tangente à $A=f(t)$ est $0,02 min^{-1}$ .

Exercice 1

On étudie la réaction entre l'eau oxygénée $H_2O_2$ et les ions iodure $I^-$. L'équation est : $H_2O_2 + 2I^- + 2H^+ \rightarrow I_2 + 2H_2O$. Le volume de la solution est $V_S = 100 mL$. On mesure l'absorbance $A$ du diiode formé. À $t=20 min$, $A = 0,4$. On donne $\varepsilon \cdot l = 200 L \cdot mol^{-1}$. Calculer la vitesse volumique à $t=20 min$ sachant que la pente de la tangente à $A=f(t)$ est $0,02 min^{-1}$.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Un prof de Physique-Chimie pour aller plus loin

Les cours du soir avec des profs vérifiés arrivent : inscris-toi pour être prévenu(e) en premier.

Être prévenu(e) gratuitement

Autres chapitres de Physique-Chimie

Ondes mécaniques progressives Ondes mécaniques progressives périodiques Propagation d'une onde lumineuse Décroissance radioactive Noyaux, masse et énergie Le dipôle RC Le dipôle RL Circuit RLC série (oscillations libres)Ondes électromagnétiques et modulation d'amplitude Les lois de Newton Chute verticale d'un solide Mouvements plans (Projectiles et particules chargées)Mouvement des satellites et des planètes Rotation d'un solide autour d'un axe fixe Systèmes mécaniques oscillants Aspects énergétiques des oscillations mécaniques L'atome et la mécanique de Newton Transformations lentes et rapides d'un système chimique Transformations chimiques s'effectuant dans les deux sens État d'équilibre d'un système chimique Transformations liées aux réactions acide-base Évolution spontanée d'un système chimique Transformations spontanées dans les piles et production d'énergie Transformations forcées (Électrolyse)Réactions d'estérification et d'hydrolyse Contrôle de l'évolution des systèmes chimiques