TP Chimie N° 04 |
Avancement final d'une réaction. Énoncé. |
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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.
- 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.
Schéma de l’expérience :
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- 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 :
- pair
= 1018 hPa. - On considère que le volume d’air emprisonné vaut : -
V
= -
La température ambiante : θ
= - On pèse une masse
m2 =
- 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 |
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0,40 |
1018 |
1115 |
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0,60 |
1018 |
1164 |
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0,80 |
1018 |
1213 |
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1,00 |
1018 |
1261 |
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1,20 |
1018 |
1310 |
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1,40 |
1018 |
1359 |
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1,60 |
1018 |
1383 |
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1,80 |
1018 |
1383 |
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2,00 |
1018 |
1383 |
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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
=
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
=
- Établir un tableau d’avancement et déterminer la quantité de matière nf (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.