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Préparation et collecte de l’oxygène

CollègeChimieDécomposition du peroxyde d’hydrogène avec un modèle de catalyseur du premier ordre imposé, mélange avec l’air présent dans le tube de dégagement et collecte par déplacement d’eau saturée à 25 °C

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À propos de cette expérience

Montez un dispositif de collecte de l’oxygène, démarrez la décomposition et comparez la quantité de gaz à sa pureté. L’air initial présent dans le tube de dégagement diminue la pureté du premier échantillon. Éliminer ce gaz améliore la pureté de l’échantillon suivant, mais la vapeur d’eau reste un constituant du gaz recueilli au-dessus de l’eau.

Objectifs pédagogiques

  • Reliez la consommation de peroxyde au rapport molaire de deux pour un entre le peroxyde et l’oxygène.
  • Distinguez le volume de gaz, la conversion et la pureté de l’oxygène.
  • Étudiez l’influence de la purge et de la pression atmosphérique sur l’échantillon recueilli.

Comment l’utiliser

  1. 1Raccordez le collecteur, conservez les 10 mL d’air initial dans le tube et recueillez le gaz sans éliminer la première portion.
  2. 2Démarrez un nouvel essai, éliminez 20 mL et comparez la pureté après la même durée de réaction.
  3. 3Augmentez l’activité du catalyseur et comparez le temps nécessaire pour atteindre la même conversion plutôt que le rendement stœchiométrique final.
  4. 4Modifiez la pression, recueillez à nouveau le gaz et consignez le volume humide, le peroxyde restant et la pureté de l’échantillon.

Le modèle

Production d’oxygène du premier ordre
Correction de la collecte selon la loi des gaz parfaits pour la vapeur d’eau

Hypothèses

  • La réaction est 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂. Sa constante de vitesse du premier ordre est égale à 0,035 fois l’activité du catalyseur sélectionnée par seconde ; il s’agit d’une vitesse pédagogique prescrite et non d’un étalonnage expérimental.
  • Tous les gaz sont considérés comme parfaits à 298,15 K. Le gaz recueilli est saturé en vapeur d’eau à une pression partielle fixe de 3,17 kPa. La charge hydrostatique et l’oxygène dissous sont exclus.
  • Le gaz initial du tube d’arrivée contient 21 pour cent d’oxygène et est parfaitement mélangé pendant la purge. Le collecteur est initialement rempli d’eau. Un collecteur déconnecté ne peut pas retenir le gaz produit.

À essayer en classe

  1. Q1Pourquoi un volume recueilli plus important peut-il malgré tout avoir une fraction d’oxygène plus faible ?
  2. Q2Pourquoi un catalyseur modifie-t-il l’évolution au cours du temps sans changer la stœchiométrie du rapport peroxyde-oxygène ?

Foire aux questions

Pourquoi la pureté reste-t-elle inférieure à 100 pour cent même après une longue purge ?

L’échantillon humide contient encore de la vapeur d’eau, et une purge limitée peut laisser une petite quantité d’air initial dans le tube.

Le réglage de l’activité spécifie-t-il une véritable recette de catalyseur ?

Non. Il s’agit d’un multiplicateur de vitesse normalisé permettant de comparer des courbes, et non d’une dose de catalyseur mesurée ni d’un protocole de préparation.