Contrôle  N° 03

pH d'une solutiond'acide benzoïque

Un peu de conductimétrie.

Correction

Énoncé

   

 

 

1.      pH d’une solution d’acide benzoïque ( 3,5 pts )

Données :

Acide benzoïque / ion benzoate :

C6H5COOH / C6H5COO

Masse molaire de l’acide benzoïque :

M = 122 g / mol

On prépare une solution d’acide benzoïque en dissolvant une masse

m = 1,22 g d’acide benzoïque (solide blanc) dans de l’eau distillée.

On obtient un volume V = 2,00 L de solution.

1.1.   Déterminer la valeur de la concentration molaire C de la solution

d’acide benzoïque obtenue.

- Valeur de la concentration molaire C de la solution d’acide benzoïque obtenue

-  

1.2.   Écrire l’équation de la réaction entre l’acide benzoïque et l’eau.

-  Equation de la réaction entre l’acide benzoïque et l’eau

C6H5COOH (aq) +  H2O (ℓ)       =    C6H5COO  (aq) +  H3+ (aq)

1.3.   dresser le tableau d’avancement de la réaction.

Tableau d’avancement de la réaction

Équation

C6H5COOH (aq) +

H2O (ℓ)

=

C6H5COO  (aq)

+ H3+ (aq)

état

Avanc

x (mol)

État initial

(mol)

0

n

excès

0

0

Avancement

final

xf

n – xf

excès

xf

xf

Avancement

maximal

xmax

n – xmax  = 0

excès

xmax

xmax

1.4.   Calculer la valeur de l’avancement maximal x max de la réaction.

-  Avancement maximal :

-  L’eau étant en large excès, l’acide benzoïque est le réactif limitant :

-  n – xmax  = 0

-  n = xmax  

-  xmax  = 1,22 / 122   

xmax  = 1,00 x 10 – 2  mol

1.5. Calculer la valeur de l’avancement final xf de la réaction.

-  Valeur de l’avancement final xf de la réaction.

-  Le tableau d’avancement de la réaction permet d’écrire :

-  

1.6. Calculer le taux d’avancement final τ de la réaction.

-  Taux d’avancement final τ de la réaction.

-  

1.7. Donner l’expression du quotient de réaction de la transformation chimique

à l’équilibre.

-  Expression du quotient de réaction à l’équilibre :

-  (1)

1.8. Déterminer une expression de K, constante d’équilibre de la réaction,

ne faisant intervenir que la concentration molaire C de la solution

d’acide benzoïque et le taux d’avancement final τ de la réaction.

-  Expression de K, constante d’équilibre de la réaction :

-   (2)

-   (3)

-  En combinant (2) et (3) :

-   (4)

-  En combinant (1), (2) et (4) :

-   (5)

1.9. En déduire la valeur de la constante d’équilibre K de la réaction.

-  Constante d’équilibre K de la réaction.

- 

2.      Un peu de conductimétrie.

Un volume V = 50,0 mL d’une solution aqueuse a été obtenue en apportant une

 quantité de matière n1 = 2,50 mmol d’acide méthanoïque HCOOH (aq) et

une quantité de matière n2 = 5,00 mmol d’éthanoate de sodium

{Na+(aq)  + CH3COO (aq) }.

Dans l’état d’équilibre (état final), à 25 ° C, la conductivité de la solution

vaut σ = 0,973 S.m – 1

2.1. écrire l’équation de la réaction chimique qui se produit.

Équation

HCOOH (aq) +

CH3COO  (aq)

=

 HCOO  (aq)

+ CH3COOH (aq)

E.I (mol)

0

n1

n2

 

0

0

E.F (mol)

xf

n1 – xf

n2 – xf

xf

xf

Avancement

 maximal

xmax

n1 – xmax

n2 – xmax

 

xmax

xmax

2.2.   Exprimer la conductivité σ de la solution en fonction de

l’avancement final xf (dans l’état d’équilibre).

-  Expression de σ :

-   (1)

-  D’après le tableau d’avancement : 

-  

-  D’autre part :

-  (4)

-  On tire :

- 

2.3.   En déduire la valeur de l’avancement final xf (dans l’état d’équilibre).

-  Valeur de l’avancement final xf  (dans l’état d’équilibre).

-  De la relation (5) on tire :

- 

-  On peut faire l’application numérique (attention aux unités) :

- 

2.4. Déterminer, à l’état d’équilibre, les valeurs des concentrations des

espèces chimiques participant à la réaction.

-  Valeurs des concentrations des espèces chimiques participant

à la réaction :

- 

- 

-  

2.5. Déterminer la valeur de la constante d’équilibre K de la réaction chimique.

-