Bac Blanc

Janvier 2007

Exercices de chimie : III

Un peu de chimie 6,5 pts

 

    

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Mode d'emploi  

 

I- Partie A : étude conductimétrique (2,5)

II- Partie B : Quotient de réaction (4 pts)

 Correction 

Énoncé

 

 

EXERCICE III : Un peu de chimie (6,5 points)

 

I- Partie A : étude conductimétrique (2,5)

Étude la réaction entre les ions éthanoate CH3COO (aq) et

l’acide méthanoïque HCOOH (aq)

Pour ce faire, on introduit, dans un erlenmeyer,  un volume V1  = 200 mL 

d’une solution aqueuse d’éthanoate de sodium {Na+(aq)  + CH3COO (aq) }

de concentration C1 = 5,00 × 10 – 1  mol / L  et un volume V2  = 200 mL 

d’une solution aqueuse d’acide méthanoïque {HCOOH (aq)}

de concentration C2 = 5,00 × 10 – 1  mol / L.

Il se produit la réaction suivante :

 

CH3COO (aq) + HCOOH (aq) = CH3COOH (aq) + HCOO (aq)

1)- Pourquoi est-ce une réaction acido-basique ?

-  On est en présence d’une réaction acido-basique car il y a un transfert d’un

 proton entre la molécule d’acide méthanoïque HCOOH (aq) et l’ion éthanoate

CH3COO (aq) pour donner l’ion méthanoate HCOO (aq) et

l’acide éthanoïque CH3COOH (aq).

2)- Établir le tableau d’avancement de la transformation chimique.

Tableau d’avancement :

Équation

CH3COO  (aq)  + 

HCOOH (aq)  

=

CH3COOH (aq)  

 HCOO (aq)  

E.I (mol)

0

n1 = C1. V1

= 0,100

n2 = C2. V2

= 0,100

 

0

0

E.F (mol)

xf

n1 – xf

n2 – xf

xf

xf

Avancement

 maximal

xmax

n1 – xmax  ≥  0

n2 – xmax ≥  0

 

xmax

xmax

3)- Calculer la valeur de l’avancement maximal xmax de la transformation chimique.

-  Détermination de xmax.

-  Hypothèse 1 : on considère que le réactif est l’ion éthanoate :

-  n1 – xmax1 = 0     

n1 = xmax1 

xmax10,100 mol 

-  Hypothèse 2 : on considère que le réactif est l’acide méthanoïque :

-  n2 – xmax2 = 0   

n2 = xmax2    

xmax20,100 mol 

-  L’avancement maximal est égal à la plus petite des deux valeurs :

-  xmax = xmax1 = xmax2 = n1 = n2 ≈ 0,100 mol.

-  Les réactifs ont été mélangés dans les proportions stœchiométriques.

-  Il n’y a pas de réactifs limitant.

4)-  À 25 ° C, la conductivité de la solution vaut : σ = 2,563 S.m – 1

a)-   Donner l’expression littérale de la conductivité σ de la solution en fonction des concentrations molaires finales des ions présents dans la solution.

-  Expression littérale de la conductivité σ de la solution :

-   

b)- Exprimer la conductivité σ de la solution en fonction de l’avancement

final xf , λ1 , λ2 ,  λ3 , C1, C2, V1 et V2.

-  Expression de la conductivité :

-   

5)- En déduire l’expression l’avancement final xf en fonction

de σ, λ1 , λ2 ,  λ3 , C1, C2, V1 et V2.

-  Expression de l’avancement final :

-   

6)- Calculer la valeur de x f.

-  Valeur de xf :

-   

II- Partie B : Quotient de réaction (4 pts)

1)- Donner l’expression du quotient de réaction associé à la transformation chimique.

-  Expression du quotient de réaction :

-   

2)- Calculer la valeur du quotient de réaction associé à la transformation chimique dans l’état initial.

-  Valeur du quotient de réaction à l’état initial :

-  Qr,i = 0 car [HCOO ] = [CH3COOH] = 0

3)- Donner l’expression du quotient de réaction de la transformation dans l’état d’équilibre.

-  Expression du quotient de réaction de la transformation dans l’état d’équilibre

-   

4)- Calculer la valeur de la constante d’équilibre K de la transformation chimique.

-  Valeur de la constante d’équilibre K de la transformation chimique :

-  Méthode 1 :

-   

-  Méthode 2 :

-   

5)- Définir le taux d’avancement final.

-  Le taux d’avancement final est le rapport entre l’avancement final et

 l’avancement maximal :

-   

6)- En vous aidant du tableau d’avancement (partie A : 3.) exprimer la constante

d’équilibre K de la transformation chimique en fonction du taux d’avancement final.

-  Expression de K en fonction de τ.

-   

7)- Calculer la valeur du taux d’avancement final de la réaction dans les

 conditions de l’expérience.

-  Méthode 1 :

-   

8)- En déduire la valeur de l’avancement final x f de la réaction chimique. Comparer cette valeur à celle trouvée à la (partie A : 7.).

-  Valeur de l’avancement final :

-   

-  On retrouve la valeur précédente.

Données : à 25 ° C : conductivités molaires ioniques en S.m².mol – 1

λ (HCOO ) = λ1 = 5,56 × 10 – 3 ; λ (CH3COO ) = λ2 =  4,09 × 10 – 3  ;

λ (Na +) = λ3 =  5,01 × 10 – 3