Catalyse dans un bain-marie

On cherche à étudier l’influence de la température sur la transformation chimique ayant lieu entre le zinc et l’acide chlorhydrique (H+(aq) + Cl–(aq)).

L’équation de la transformation totale est la suivante :

Zn(s) + 2H+(aq) → Zn2+(aq) + H2(g)

Pour cela, on souhaite laisser une moitié du mélange réactionnel à température ambiante et placer l’autre moitié dans un bain-marie à 50 °C. Un volume V = 2,0 L d’eau est introduit dans le bain-marie à la température ambiante de 20 °C. La puissance de la résistance chauffante vaut P = 2,0 × 103 W.

Données

Ceau ≈ 4 × 103 J ∙ K–1 · kg–1 ; •  ρ eau = 1,0 kg ∙ L–1.

Un capteur de pression permet de suivre l’évolution des deux transformations au cours du temps (à température ambiante et dans le bain-marie). À l’aide des mesures de pression, on a tracé ci-dessous l’évolution de l’avancement x au cours du temps à température ambiante.

▶ Pour chaque affirmation, indiquez si elle est vraie ou fausse.

a) La durée de chauffage pour atteindre les 50 °C est égale à Δt = 2 min.

b) La réaction entre le zinc et l’acide chlorhydrique est une réaction d’oxydoréduction.

c) Le temps de demi-réaction t1/2 à température ambiante est environ égal à 40 min.

d) À la température de 50 °C, l’avancement x (t1/2) est supérieur à 4,0 × 10–3 mol.