TP Chimie N° 04

Avancement final

d'une réaction.

énoncé.

 

   

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Correction

Fichier Excel pour l'exploitation


Objectifs :

=>      Déterminer pour différentes conditions le réactif limitant d’une transformation chimique.

=>      Étudier l’influence de la quantité de matière d’un réactif sur l’avancement final

I - Principe de l'étude.
II - Etude expérimentale.
1)- Mode opératoire.
2)- Exploitation des mesures.
3)- Utilisation d'un tableau d'avancement.

I- Principe de l’étude.

-    Une solution d’acide acétique, de formule CH3COOH (aq), réagit avec le carbonate de calcium (calcaire) CaCO3 (s).

-    L’un des produits formés est gazeux.

-    La température et le volume étant connus, la mesure de la pression de ce gaz permet de déterminer la quantité de matière correspondante.

-    Équation de la réaction.

a)- Le calcaire a une structure ionique. Donner les ions présents dans ce solide.

b)- Proposer une expérience permettant de vérifier que le gaz formé est du dioxyde de carbone.

c)- Sachant qu’au cours de la réaction, il se forme également de l’eau et des ions acétate CH3COO (aq), écrire son équation.

II- Étude expérimentale.

1)- Mode opératoire.

Schéma de l’expérience :

 On verse dans un flacon,

un volume V1 = 60,0 mL de solution

d’acide acétique de concentration molaire C1  = 0,50 mol / L.

-  On bouche le flacon et on note la pression initiale de l’air qu’il contient :  pair = 1018 hPa.

-  On considère que le volume d’air emprisonné vaut  V = 1,00 L .

-  La température ambiante :  θ = 20 °C .

-  On pèse une masse m2 = 0,20 g de calcaire en poudre en le déposant sur du papier-filtre.

On l’introduit dans le flacon et on ferme rapidement

-   On agite le flacon.

Lorsque le dégagement gazeux cesse.

On attend que la température se stabilise, puis on relève la pression du mélange gazeux et on la note dans le tableau.

-  On recommence l’expérience pour des masses de calcaire :

m = 0,40 g ; 0,60 g ; 0,80 g ; 1,00 g ; ….

-   Tableau de mesures : reproduire le tableau suivant

m (g)

p air (hPa)

p (hPa)

p (CO2)  (hPa)

n (CO2) (mol)

n (CaCO3) (mol)

0,20

1018

1067

 

 

 

0,40

1018

1115

 

 

 

0,60

1018

1164

 

 

 

0,80

1018

1213

 

 

 

1,00

1018

1261

 

 

 

1,20

1018

1310

 

 

 

1,40

1018

1359

 

 

 

1,60

1018

1383

 

 

 

1,80

1018

1383

 

 

 

2,00

1018

1383

 

 

 

2)- Exploitation des mesures.

a)- Comment déterminer la pression du dioxyde de carbone p (CO2) ? Justifier votre réponse.

-    Calculer et noter les différentes valeurs dans le tableau.

-    On donne : volume du flacon V = 1,00 L ; température ambiante θ = 20 °C .

b)- Pour chaque expérience, calculer la quantité de matière n (CO2) de dioxyde de carbone formé. La noter dans le tableau.

c)- Compléter le tableau.

d)- Tracer le graphe représentant la quantité de matière n (CO2) de dioxyde da carbone formé en fonction de m1 masse de calcaire utilisé. 

Interpréter le graphe obtenu.

e)- Tracer le graphe représentant la quantité de matière n (CO2) de dioxyde da carbone formé en fonction de la quantité de matière de calcaire utilisé. 

Commenter le graphe obtenu. Que peut-on déduire de ce graphe ?

3)- Utilisation d’un tableau d’avancement.

On travaille toujours avec la même réaction. La quantité de matière n1 d’acide acétique est celle utilisée dans le II-1)-. 

On introduit une masse m 2 = 2,0 g de calcaire.

-   Établir un tableau d’avancement et déterminer la quantité de matière nf  (CO2) de dioxyde de carbone dans l’état final.

-    Présenter les résultats sous forme d’un tableau.

-    Tracer sur un même graphe :

-    n (CH3COOH) = f (x) ;

-    n (CaCO3) = g (x) ;

-    n (CO2) = h (x) ;

-    n (CH3COO ) = f’ (x).

-    Commenter le graphe obtenu et conclure.

-    Déterminer les quantités de matière des différentes espèces présentes en fin de réaction.