Contrôle N° 03 quinquies

Correction

Énoncé

Exercices de chimie : 1 et 2

pH d’une solution d’acide benzoïque

   

 

 

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.

-  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.

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

C6H5COOH (aq) + H2O (ℓ)  =  C6H5COO (aq) + H3O+ (aq)

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

-        Tableau d’avancement de la réaction

Équation

C6H5COOH (aq) + 

H2O ()

=

C6H5COO  (aq)

+ H3O+ (aq)

état

Avanc.

x (mol)

 

 

 

 

 

État ini (mol)

0

n

excès

 

0

0

Avancement

final

xf

n – xf

excès

x f

x f

Avancement

 maximal

xmax

n – xmax  = 0

excès

 

xmax

xmax

1.4. Calculer la valeur de l’avancement maximal xmax de la réaction.

-  Avancement maximal :

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

n – xmax  = 0

-  n = x max  

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 – x max

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.

-  Valeur de la constante d’équilibre K de la réaction chimique. 

-