TP chimie N° 04 Avancement final d'une réaction, énoncé, Première S

TP Chimie N° 04

Avancement final d'une réaction.

Énoncé.

Objectifs :	=> Déterminer pour différentes conditions le réactif limitant d’une transformation chimique.
	=> Étudier l’influence de la quantité de matière d’un réactif sur l’avancement final

I - Principe de l'étude.

II - Etude expérimentale.

1)- Mode opératoire.

2)- Exploitation des mesures.

3)- Utilisation d'un tableau d'avancement.

I- Principe de l’étude.

- Une solution d’acide acétique, de formule CH₃COOH (aq), réagit avec le carbonate de calcium (calcaire) CaCO₃ (s).

- L’un des produits formés est gazeux.

- La température et le volume étant connus, la mesure de la pression de ce gaz permet de déterminer la quantité de matière correspondante.

- Équation de la réaction.

a)- Le calcaire a une structure ionique. Donner les ions présents dans ce solide.

b)- Proposer une expérience permettant de vérifier que le gaz formé est du dioxyde de carbone.

c)- Sachant qu’au cours de la réaction, il se forme également de l’eau et des ions acétate CH₃COO ^–(aq), écrire son équation.

II- Étude expérimentale.

1)- Mode opératoire.

Schéma de

l’expérience :

On verse dans un flacon,

- un volume V₁ = 60,0 mL de solution

- d’acide acétique de concentration molaire :

- C₁ = 0,50 mol / L.

- On bouche le flacon et on note la pression initiale

de l’air qu’il contient :

- p_air = 1018 hPa.

- On considère que le volume d’air emprisonné vaut :

- V = 1,00 L .

- La température ambiante : θ = 20 °C .

- On pèse une masse m₂ = 0,20 g de calcaire en poudre

- en le déposant sur du papier-filtre.

- On l’introduit dans le flacon et on ferme rapidement

- On agite le flacon.

- Lorsque le dégagement gazeux cesse.

- On attend que la température se stabilise,

- puis on relève la pression du mélange gazeux et

- on la note dans le tableau.

- On recommence l’expérience pour des masses de calcaire :

- m = 0,40 g ; 0,60 g ; 0,80 g ; 1,00 g ; ….

- Tableau de mesures : reproduire le tableau suivant

m (g)	p air (hPa)	p (hPa)	p (CO₂) (hPa)	n (CO₂) (mol)	n (CaCO₃) (mol)
0,20	1018	1067
0,40	1018	1115
0,60	1018	1164
0,80	1018	1213
1,00	1018	1261
1,20	1018	1310
1,40	1018	1359
1,60	1018	1383
1,80	1018	1383
2,00	1018	1383

2)- Exploitation des mesures.

a)- Comment déterminer la pression du dioxyde de carbone p (CO₂) ? Justifier votre réponse.

- Calculer et noter les différentes valeurs dans le tableau.

- On donne : volume du flacon V = 1,00 L ; température ambiante θ = 20 °C .

b)- Pour chaque expérience, calculer la quantité de matière n (CO₂) de dioxyde de carbone formé. La noter dans le tableau.

c)- Compléter le tableau.

d)- Tracer le graphe représentant la quantité de matière n (CO₂) de dioxyde da carbone formé en fonction de m₁ masse de calcaire utilisé.

- Interpréter le graphe obtenu.

e)- Tracer le graphe représentant la quantité de matière n (CO₂) de dioxyde da carbone formé en fonction de la quantité de matière de calcaire utilisé.

- Commenter le graphe obtenu. Que peut-on déduire de ce graphe ?

3)- Utilisation d’un tableau d’avancement.

On travaille toujours avec la même réaction. La quantité de matière n₁ d’acide acétique est celle utilisée dans le II-1)-.

On introduit une masse m ₂ = 2,0 g de calcaire.

- Établir un tableau d’avancement et déterminer la quantité de matière n_f (CO₂) de dioxyde de carbone dans l’état final.

- Présenter les résultats sous forme d’un tableau.

- Tracer sur un même graphe :

- n (CH₃COOH) = f (x) ;

- n (CaCO₃) = g (x) ;

- n (CO₂) = h (x) ;

- n (CH₃COO ^– ) = f’ (x).

- Commenter le graphe obtenu et conclure.

- Déterminer les quantités de matière des différentes espèces présentes en fin de réaction.