Le devoir en temps limité de chimie n°8 est plutôt correctement réussi. La moyenne est de 11,5/20. Il y a 27 copies qui ont plus de la moyenne, et 3 copies entre 9 et 10.
Dans l’ensemble, la cinétique est maitrisée, même s’il reste des choses perfectibles.

Exercice 1

La première question a été un festival d’âneries, qui montre que vous ne lisez pas assez attentivement l’énoncé. Dire qu’il y a dégénérescence de l’ordre par rapport aux ions oxonium car ils sont en large excès, c’est vraiment gonflé. Le pH de la solution vaut 5, ce qui correspond à une concentration de 10^-5 mol/L, alors que [S] est plutôt de l’ordre de 0,1 mol/L. Il y a dégénérescence de l’ordre, car la solution est tamponnée: la solution tampon a pour rôle de maintenir le pH constant.
La confirmation d’un ordre 1 par rapport à S et la détermination de la constante de vitesse ont été correctement réussies, si on excepte certains résultats de régression linéaire peu crédibles.

La détermination de l’ordre par rapport à H3O+ a en revanche été nettement moins couronnée de succès. D’une part, affirmer qu’il y a un ordre par rapport à H3O+ parce que la constante apparente de vitesse dépend de H3O+, ce n’est pas satisfaisant. Cela revient à supposer que n’importe quelle fonction est nécessairement une loi de puissance, ce qui n’est quand même pas vrai ! Certains ont supposé que l’ordre était 1 et ont vérifié que kapp est linéaire en fonction de [H3O+], ce qui est une méthode peu générale mais correcte. La bonne méthode était évidemment de passer au logarithme: log kapp = ln k +q log[H3O+], ce qui donne une droite de pente q, à condition de ne pas se mélanger les pinceaux entre logarithme népérien et logarithme décimal ! En effet, pH = – log[H3O+], et non pas ln [H3O+]. Qu’on se trompe par inadvertance, c’est navrant mais humain. En revanche, qu’on écrive sans vergogne sur sa copie que ln [H3O+] = log [H3O+], c’est quand même lamentable !

La série de questions de cours qui suivait a montré que, dans l’ensemble, vous avez travaillé le cours. Les formulations sont parfois maladroites, mais les connaissances sont là, ce qui est bien.
Un bémol sur la question 8, qui demandait de relier la constante d’équilibre aux constantes de vitesse des actes élémentaires opposés: certains ont oublié qu’à l’équilibre les vitesses de ces deux actes élémentaires sont égales (c’est la définition de l’équilibre), du coup, il leur reste les vitesses dans l’expression, ce qui est peu utilisable.

Exercice 2

Par charité, nous jetterons un voile pudique sur les structures de Lewis de l’ion nitrate et de l’acide nitrique, qui n’ont été correctement écrites que dans un nombre de copies qui se compte sur les doigts d’une main (d’ailleurs amputées de quelques doigts). Je rappelle que la première chose à faire est de compter le nombre d’électrons de la molécule, d’éviter les liaisons simples O-O, d’éviter les cycles, et de se rappeler que l’azote respecte toujours la règle de l’octet (sauf composé à nombre impair d’électrons). Vous vous êtes fait un devoir de tomber dans tous les pièges classiques. Bravo !

L’équilibre (1) est évidemment une réaction acido-basique, qui est en fait un équilibre d’autoprotolyse de HNO3 (une personne a utilisé ce terme). Me dire que HNO3 est un ampholyte me suffisait (mais peu de personnes l’ont dit, sans compter ceux qui confondent ampholyte et amphiphile).

La question 3 était volontairement vague et vous a posé beaucoup de problème. Il est clair que l’eau est le solvant et qu’elle ne va donc pas apparaitre dans la loi de vitesse. Cependant, ce n’est pas du tout parce que [H2O] = 1 mol/L ! Dans un litre d’eau pure, il y a environ 56 moles d’eau, bien loin de 1 mol/L. L’eau est en large excès, et sa concentration peut être considérée comme constante ; il y a dégénérescence de l’ordre. Il n’en reste pas moins que (-2) est un acte élémentaire, et que sa vitesse suit la loi de Van’t Hoff: v = k'[H2O] [NO2+], le terme k'[H2O] étant constant et noté k-2. Cette constante k-2 représente donc la constante apparente de vitesse de l’acte (-2) réalisé dans l’eau.

J’ai été très agréablement surpris de constater que la loi de vitesse a été correctement établie dans une majorité de copies, et que dans nombre d’autres, il s’en fallait de peu (tout était écrit, mais une force invisible vous a empêché de conclure). C’est déjà un mécanisme compliqué, ce qui est très encourageant.