1. Idée : le réactif limitant est celui dont le rapport quantité initiale / coefficient stœchiométrique est le plus petit ; il fixe xmax.
n0(I−)=C1V1=0,200×50,0×10−3=1,00×10−2 mol et n0(S2O82−)=C2V2=4,00×10−2×50,0×10−3=2,00×10−3 mol.
Si I− était limitant : xmax=n0(I−)/2=5,00×10−3 mol ; si S2O82− était limitant : xmax=2,00×10−3 mol. La plus petite valeur l'emporte : le peroxodisulfate est le réactif limitant et xmax=2,00×10−3 mol.
Le volume du mélange est V=100 mL, donc [I2]f=xmax/V=2,00×10−3/0,100=2,00×10−2 mol⋅L−1, ce qui est bien la valeur 20,0×10−3 atteinte à t=45 min : la réaction est alors terminée.
2. Idée : t1/2 est défini sur l'avancement, pas sur un réactif particulier.
Le temps de demi-réaction est la durée au bout de laquelle l'avancement atteint la moitié de sa valeur finale : x(t1/2)=xmax/2, soit [I2]=10,0×10−3 mol⋅L−1. Le tableau donne directement t1/2=8 min.
3. Idée : refaire le bilan de matière à t1/2 pour le réactif en excès.
À t1/2, x=1,00×10−3 mol et n(I−)=n0(I−)−2x=1,00×10−2−2,00×10−3=8,0×10−3 mol, soit 80% de la quantité initiale : seulement 20% des ions iodure ont réagi. En revanche n(S2O82−)=2,00×10−3−1,00×10−3=1,00×10−3 mol, c'est-à-dire la moitié. L'affirmation n'est vraie que pour le réactif limitant (et pour un mélange stœchiométrique) ; pour le réactif en excès, la fraction consommée à t1/2 est toujours inférieure à la moitié.
4. Idée : la vitesse volumique moyenne se calcule sur le produit de coefficient 1, vmoy=Δ[I2]/Δt.
Entre 0 et 8 min : vmoy=810,0×10−3−0=1,25×10−3 mol⋅L−1⋅min−1.
Entre 8 et 20 min : vmoy=1216,5×10−3−10,0×10−3≈5,4×10−4 mol⋅L−1⋅min−1.
La vitesse a été divisée par plus de deux : au cours du temps les réactifs sont consommés, leurs concentrations diminuent et les chocs efficaces deviennent moins fréquents. Le facteur cinétique responsable est la concentration des réactifs, la température étant constante.
5. Idée : séparer ce qui relève du bilan de matière (état final) de ce qui relève de la cinétique (durée).
Avec C1′=0,400 mol⋅L−1, n0′(I−)=2,00×10−2 mol et n0′(I−)/2=1,00×10−2 mol>2,00×10−3 mol : le peroxodisulfate reste le réactif limitant et xmax est inchangé, donc [I2]f aussi. En revanche la concentration initiale en ions iodure a doublé : la concentration d'un réactif est un facteur cinétique, la réaction est plus rapide et t1/2 diminue (t1/2′<8 min). Le réactif en excès n'agit que sur la durée, jamais sur l'état final.