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Bac
Blanc
Janvier 2007 |
Exercices de chimie : III Un peu de chimie 6,5 pts |
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Correction |
EXERCICE III : Un peu de chimie
(6,5 points)
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I- Partie A : étude conductimétrique
(2,5) Étude la réaction entre les ions éthanoate CH3COO – (aq) et l’acide méthanoïque HCOOH (aq) Pour ce faire, on introduit, dans un erlenmeyer, un volume V1 = 200 mL d’une solution aqueuse d’éthanoate de sodium {Na+(aq) + CH3COO– (aq) } de concentration C1 = 5,00 × 10– 1 mol / L et un volume V2 = 200 mL d’une solution aqueuse d’acide méthanoïque {HCOOH (aq)}
de concentration C2 = 5,00 × 10– 1
mol / L.
Il se produit la réaction suivante :
CH3COO–
(aq)
+
HCOOH (aq)
=
CH3COOH (aq) +
HCOO– (aq)
1)- Pourquoi est-ce une réaction acido-basique ?
- On est en présence d’une réaction acido-basique car il y a un transfert d’un proton entre la molécule d’acide méthanoïque HCOOH (aq) et l’ion éthanoate CH3COO– (aq) pour donner
l’ion méthanoate
HCOO–
(aq) et l’acide éthanoïque
CH3COOH (aq).
2)- Établir le tableau d’avancement de la transformation chimique. |
Tableau
d’avancement :
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Équation |
CH3COO– (aq) + |
HCOOH (aq) |
= |
CH3COOH (aq) |
+ HCOO– (aq) |
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E.I (mol) |
0 |
n1 = C1. V1
=
0,100 |
n2 = C2. V2
=
0,100 |
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0 |
0 |
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E.F (mol) |
xf |
n1 – xf |
n2 – xf |
xf |
xf |
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Avancement
maximal |
xmax |
n1 – xmax ≥
0 |
n2 – xmax ≥ 0 |
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xmax |
xmax |
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3)- Calculer la valeur de l’avancement maximal xmax de la
transformation chimique.
- Détermination de
xmax.
- Hypothèse 1 : on considère que le réactif est l’ion éthanoate :
- n1
– xmax1 = 0
-
n1
= xmax1
-
xmax1
≈ 0,100
mol
- Hypothèse
2 : on considère que le réactif est l’acide méthanoïque : - n2
– xmax2 = 0
-
n2
= xmax2 -
xmax2
≈ 0,100 mol
- L’avancement maximal est égal à la plus petite des deux valeurs :
- xmax = xmax1 = xmax2 = n1
=
n2 ≈ 0,100
mol.
- Les
réactifs ont été mélangés dans les proportions stœchiométriques.
- Il n’y a
pas de réactif limitant.
4)- À 25 ° C, la conductivité de la
solution vaut : σ = 2,563 S.m– 1 a)- Donner l’expression littérale de la conductivité σ de la solution en fonction
des concentrations molaires finales des ions présents dans la solution.
- Expression littérale de la conductivité
σ de la solution :
-
b)- Exprimer
la conductivité σ de la solution en fonction de l’avancement
final
xf ,
λ1
,
λ2
,
λ3
, C1, C2,
V1 et
V2.
- Expression de la conductivité :
-
5)- En déduire l’expression l’avancement final xf en
fonction
de σ, λ1
,
λ2
,
λ3
, C
- Expression de l’avancement final :
-
6)- Calculer la valeur de x
f.
- Valeur
de xf :
-
II- Partie B : Quotient de réaction (
1)- Donner l’expression du quotient de réaction associé à la transformation
chimique.
- Expression du quotient de réaction :
-
2)- Calculer la valeur du quotient de réaction associé à la transformation chimique
dans l’état initial.
- Valeur
du quotient de réaction à l’état initial :
- Qr,i = 0 car [HCOO– ]
= [CH3COOH]
= 0
3)- Donner l’expression du quotient de réaction de la transformation dans l’état
d’équilibre.
- Expression du quotient de réaction de la transformation dans l’état d’équilibre
-
4)- Calculer la valeur de la constante d’équilibre K de la transformation
chimique.
- Valeur
de la constante d’équilibre K de la transformation chimique :
- Méthode
1 :
-
- Méthode
2 :
-
5)- Définir le taux d’avancement final.
- Le taux
d’avancement final est le rapport entre l’avancement final et l’avancement
maximal :
- 6)- En vous aidant du tableau d’avancement (partie A : 3.) exprimer la constante
d’équilibre K de la transformation
chimique en fonction du taux d’avancement final.
- Expression de
K en fonction de
τ.
-
7)- Calculer la valeur du taux d’avancement final de la réaction dans les conditions
de l’expérience.
- Méthode
1 :
-
8)- En déduire la valeur de l’avancement final xf de la réaction chimique.
Comparer cette valeur à celle trouvée à la (partie
A : 7.).
- Valeur
de l’avancement final :
-
- On
retrouve la valeur précédente.
Données :
à 25 ° C : conductivités molaires ioniques en S.m².mol– 1 λ (HCOO–) = λ1 = 5,56 × 10– 3 ; λ (CH3COO–) = λ2 = 4,09 × 10– 3 ;
λ (Na+) = λ3 =
5,01 × 10– 3
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