Cinétique chimique/Exercices/Mécanisme chimique

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Mécanisme chimique
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Exercice 1
Leçon : Cinétique chimique
Chapitre du cours : Loi de van 't Hoff

Cet exercice est de niveau 13.

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Cinétique chimique/Exercices/Mécanisme chimique
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Dans cet exercice, nous nous intéressons à la réaction suivante :

\mathrm{CH}_4 + \mathrm{Br}_2 \to \mathrm{CH}_3\mathrm{Br} + \mathrm{HBr}

Voici le mécanisme observé pour cette réaction :

\begin{align} 1.\quad & \mathrm{Br}_2 & \xrightarrow{h\nu} & \quad 2\mathrm{Br}^{\bullet} \\
2.\quad & \mathrm{CH}_4 + \mathrm{Br}^{\bullet} & \to & \quad \mathrm{HBr} + \mathrm{CH}_3^{\bullet} \\
3.\quad & \mathrm{Br}_2 + \mathrm{CH}_3^{\bullet} & \to & \quad \mathrm{Br}^{\bullet}+ \mathrm{CH}_3\mathrm{Br} \\
4.\quad & \mathrm{CH}_3^{\bullet} + \mathrm{HBr} & \to & \quad \mathrm{CH}_4 + \mathrm{Br}^{\bullet} \\
5.\quad & \mathrm{M} + 2 \mathrm{Br}^{\bullet} & \to & \quad \mathrm{Br}_2 \end{align}

Ce mécanisme fait intervenir une étape d'activation par irradiation ultraviolette (hν) et une étape de terminaison avec partenaire de choc (M). On admet que la première étape se fait à vitesse constante ka, proportionnelle aux photons efficaces. On suppose connue et constante la concentration des partenaires de chocs [M] = [M]₀. On définit la vitesse de la réaction comme la vitesse d'apparition de CH₃Br.

1. Nommer les différentes étapes du mécanisme. Comment qualifier ce mécanisme ?
2. Écrire la loi de van 't Hoff pour chaque étape.
3. À quels intermédiaires peut-on appliquer l'AEQS ?
4. Établir la loi de vitesse pour cette réaction.
5. La réaction admet-elle un ordre global ? Un ordre initial ? Quels sont les ordres partiels par rapport aux réactifs ?
6. Comment évolue la vitesse de réaction lorsque l'irradiation (donc ka) augmente ?
7. De quelle réaction cette loi de vitesse est-elle proche ? Qu'est ce qui les différentie ?