TP Chimie N° 13

 Bilan d'une

réaction chimique.

Enoncé.

 

   


I - Objectifs.

II - Principe.

III - Étude qualitative.

IV - Étude quantitative.

V - Résultats.

Programme 2010 :

Programme 2010 : Physique et Chimie

 

 Matériel :

Tubes à essais, béchers, ballons de baudruche (12), bouteilles plastiques ½ L (10), spatules, coupelles, entonnoirs.

Vinaigre blanc à 6°, hydrogénocarbonate de sodium, eau de chaux, papier pH

I- Objectifs.

-  Identifier les réactifs et les produits d’une réaction afin d’en écrire l’équation.

-  Effectuer le bilan quantitatif de cette réaction.

 

II- Principe.

-  L’hydrogénocarbonate de sodium (ou bicarbonate de sodium dans le commerce) NaHCO3 et l’acide acétique, noté AH, présent dans le vinaigre sont les réactifs de la réaction étudiée.

-  On mélange des quantités déterminées d’hydrogénocarbonate de sodium et d’acide acétique et on compare l’abondance des produits obtenus.

 -  On émet des hypothèses sur les différences constatées.

III- Étude qualitative.

1)- Nature de la transformation étudiée.

ManipulationExpérience 1 :

-  Peser une masse m = 5,04 g d’hydrogénocarbonate de sodium solide et les introduire dans un ballon de baudruche.

-  Verser dans une bouteille de ½ litre 50 mL d’eau.

-  Adapter le ballon à l’orifice de la bouteille et faire tomber la totalité de la poudre du ballon dans la bouteille.

-  Retirer le ballon et tester le pH de la solution obtenue.

ManipulationExpérience 2 :

-   Peser une masse m = 5,4 g d’hydrogénocarbonate de sodium solide et les introduire dans un ballon de baudruche.

-  Verser dans une bouteille de ½ litre, un volume V =  10 mL de vinaigre.

-   Adapter le ballon à l’orifice de la bouteille et faire tomber la totalité de la poudre du ballon dans la bouteille.

-   Proposer et réaliser une expérience permettant de vérifier que le gaz formé lors de l’action de l’acide acétique sur l’hydrogénocarbonate de sodium est du dioxyde de carbone.

-   Retirer le ballon et tester le pH de la solution obtenue.

ManipulationExpérience 3 :

-   Peser une masse m = 5,04 g d’hydrogénocarbonate de sodium solide et les introduire dans un ballon de baudruche.

-   Verser dans une bouteille de ½ litre un volume V =  80 mL de vinaigre.

-   Adapter le ballon à l’orifice de la bouteille et faire tomber la totalité de la poudre du ballon dans la bouteille.

-   Retirer le ballon et tester le pH de la solution obtenue.

2)- Exploitation.

RédactionRéaliser un tableau (Tableau 1)à double entrée en indiquant pour chaque expérience, l’état initial, les observations et l’état final.

-   Tableau 1

Expérience N°

1

2

3

État initial

 

 

 

Observations

 

 

 

État final

 

 

 

RédactionOn note AH l’acide acétique et NaA la nouvelle espèce obtenue. 

-   En déduire une écriture simplifiée de l’équation bilan de la réaction chimique.

IV- Étude quantitative.

1)- Expériences.

ManipulationChaque binôme prend en charge une expérience.

-   Peser une masse m = 5,04 g d’hydrogénocarbonate de sodium solide et les introduire dans un ballon de baudruche.

-   Verser dans une bouteille de ½ litre un volume V (mL) de vinaigre.

Groupe N°

1

2

3

4

5

6

7

8

Volume V mL

10

20

30

40

50

60

70

80

-   Adapter le ballon à l’orifice de la bouteille et faire tomber la totalité de la poudre du ballon dans la bouteille.

-   Agiter prudemment la bouteille jusqu’à ce que l’effervescence cesse.

-   Mesurer le diamètre moyen d du ballon, en déduire son volume en l’assimilant à une sphère.

-   À l’aide du volume molaire des gaz à la température considérée, déterminer la quantité de matière de gaz   formé.

-   Noter s’il reste ou non du solide dans la bouteille en fin de réaction.

-   Retirer le ballon et tester le pH de la solution obtenue.

2)- Récapitulatif.

-   Présenter les résultats sous forme de tableau :

-   Tableau 2

Groupe N°

1

2

3

4

5

6

7

8

Volume V mL

10

20

30

40

50

60

70

80

d cm

 

 

 

 

 

 

 

 

Présence finale de solide dans la bouteille

 

 

 

 

 

 

 

 

pH final

 

 

 

 

 

 

 

 

Volume de CO2

 

 

 

 

 

 

 

 

Quantité de matière de CO2

n (CO2)

 

 

 

 

 

 

 

 

RédactionV- Résultats.

-   Interpréter les résultats du tableau. Pourquoi dans certaines conditions reste-t-il du solide dans la bouteille ? 

-   Pourquoi dans d’autres conditions le solide a-t-il totalement disparu ?

-   L’acide acétique ou éthanoïque : 

-   on utilise le vinaigre qui est une solution aqueuse incolore ou colorée dont le principal soluté est l’acide éthanoïque que l’on note AH (aq). 

-   (10 mL de vinaigre à 6 ° contiennent 0,010 mol d’acide éthanoïque)

-   l’hydrogénocarbonate de sodium de formule NaHCO3 (s) (Bicarbonate de soude) est un solide ionique blanc. 

-   Sa masse molaire : M (NaHCO3) = 84 g / mol.

-   On note x la quantité de matière de gaz formé au cours de la réaction.

-   Pour chaque expérience :

-   déterminer les quantités de matière initiales d’acide AH et d’hydrogénocarbonate de sodium NaHCO3.

-   Exprimer les quantités de matière des réactifs et des produits en cours de transformation, puis dans l’état final et compléter le tableau 3

-   (Prendre V = 20 mL puis refaire le même tableau pour V = 80 mL).

-   Représenter V (CO2) = f (V). Remarques et conclusions.

-   Tableau 3 :  

Équation

AH (aq) +

  NaHCO3 (s)

CO2 (aq)

+  NaA (aq)

+  H2O ()

État initial

(mol)

 

 

 

 

 

-

Au cours

 de la

 transformation

 

 

 

 

-

État final

(mol)

 

 

 

 

-