TP Chimie  N° 04

Détermination expérimentale

 du quotient de réaction. 

Enoncé.

 

   

 

I - Protocole expérimental.
II- Exploitation des résultats.

Correction

Recherche GoogleMoteur de recherche sur les différents sites

 


Programme 2012 :

Programme 2012 : Physique et Chimie

 

Objectifs :  

 Détermination par conductimétrie du quotient de réaction de l’acide formique (méthanoïque) sur l’eau à différentes concentrations.

I- Protocole expérimental.  

1)- Préparation des trois solutions d’acide formique à partir de la solution mère S de concentrations C = 0,10 mol / L.

Préparer 100,0 mL des trois solutions suivantes, à partir de la solution mère :

-          S 1 de concentration C 1 = 1,0 x 10 – 2 mol / L.

-          S 2 de concentration C 2 = 2,5 x 10 – 2 mol / L.

-          S 3 de concentration C 3 = 5,0 x 10 – 2 mol / L.

2)- Mesure de la conductance G de la solution étalon.

Schématiser et effectuer le montage du conductimètre :

 

 

Verser environ 80 mL de la solution étalon S 0 d’acide chlorhydrique  de concentration C0 = 1,0 x 10 – 2 mol / L dans un bécher.

-          Régler le G.B.F. sur courant alternatif sinusoïdal, fréquence f = 500 Hz et la valeur de la tension sur  U = 1,00 V.

-          Plonger la cellule conductimétrique dans la solution. Faire les réglages nécessaires et attendre que le système soit stable. Effectuer la mesure.

3)- Mesure de la conductance des trois solutions.

Pour rincer la cellule, la tremper dans un bécher annexe contenant un peu de solution S3.

-          Plonger ensuite la cellule dans un autre bécher contenant la solution S3 et procéder comme pour la solution étalon.

Recommencer ces opérations avec les solutions S2 et S1.

4)- Mesures : présenter les différentes mesures sous forme de tableau.

II- Exploitation des résultats.  

1)- Étude de la solution étalon.

Écrire l’équation de la réaction entre le chlorure d’hydrogène et l’eau.

-          Donner la relation liant la conductance G0, la conductivité de la solution σ0 et les caractéristiques de la cellule.

-          exprimer σ0 en fonction des conductivités molaires ioniques et des concentrations des ions qu’elle contient.

-          Sachant que la réaction entre le chlorure d’hydrogène et l’eau est totale, simplifier cette expression. On note :

-          k0 = (λ (H3O +) + λ (Cl )) =>   k0 42,61 x 10 – 3 S. m 2 .mol – 1  

-          remplacer σ0 par l’expression trouvée précédemment dans celle de la conductance

-          Montrer que : (a).

2)- étude de la solution S 1 d’acide formique.

Écrire l’équation de la réaction entre l’acide formique (HCOOH) et l’eau.

-          Donner la relation liant la conductance G1, la conductivité de la solution σ1 et les caractéristiques de la cellule.

-          exprimer σ1 en fonction des conductivités molaires ioniques et des concentrations des ions qu’elle contient.

-          simplifier cette expression en exprimant les concentrations en ions oxonium et en ions méthanoate

-      en fonction du taux d’avancement de la réaction et de la concentration C1 de la solution. On note

-          k 1 = (λ (H 3 O +) + λ (HCOO ))  =>   k 1 40,44 x 10 – 3 S. m 2 .mol – 1  

-          remplacer s 1 par l’expression trouvée précédemment dans celle de la conductance

-          Montrer que  (b)

3)- Taux d’avancement de la réaction entre l’acide formique et l’eau.

Déterminer l’expression du rapport :

-          Donner la relation permettant de calculer le taux d’avancement τ de la réaction. Montrer que :

-          .

 4)- Calcul du taux d’avancement de la réaction.

Calculer le taux d’avancement de la réaction entre l’acide formique et l’eau pour les solutions S 1, S 2 et S 3.

-          Présenter les résultats sous forme de tableau. Comparer et conclure.

Solutions

S 1

S 2

S 3

S 0

Concentrations  mol / L

 

 

 

 

Conductance G mS

τ

correction

 5)- Quotient de la réaction entre l’acide formique et l’eau.

Donner l’expression du quotient de réaction.

-          Donner l’expression du quotient de réaction à l’équilibre. Exprimer Q r,eq en fonction de τ et de la concentration de l’acide. Montrer que :

-         pour la solution S 1.

-          Calculer Q r,eq pour les solutions S 1, S 2 et S 3. Présenter les résultats sous forme de tableau. Comparer et conclure.

Matériel :

-      Une fiole jaugée de 100 mL.

-      Une fiole jaugée de 50 mL.

-      Une fiole jaugée de 25 mL.

-      Une pipette jaugée de 10 mL.

-      4 béchers.

-      Verre à pied.

-      Un  G.B.F (métrix).

-      Une fiche BNC.

-      Un multimètre noir (ampèremètre).

-      Un multimètre jaune (voltmètre).

-      3 fils rouges longs et 3 fils noirs longs.

-      Une cellule conductimétrique (S = 1 cm ², = 1 cm),

Solutions :

-       Acide formique 0,10 mol / L (1 L / groupe)

-       Acide chlorhydrique 0,010 mol / L (500 mL / groupe)

-        Eau distillée (beaucoup).

Données :

λ (H3O +) = 35,0 mS. m 2 .mol – 1  

λ (Cl ) = 7,63 x 10 – 3 S. m 2 .mol – 1

λ (HCOO ) = 5,46  mS. m 2 .mol – 1