Travaux pratiques sur l'évolution de la réaction de l'ammoniac avec l'eau, Exercices de Chimie
Renee88
Renee8824 April 2014

Travaux pratiques sur l'évolution de la réaction de l'ammoniac avec l'eau, Exercices de Chimie

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Travaux pratiques de sciences chimiques sur l'évolution de la réaction de l'ammoniac avec l'eau. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Détermination du quotient de réaction par pHmétrie, Tableau d'avancement e...
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EXERCICE 2 : EVOLUTION DE LA REACTION DE L'AMMONIAC AVEC L'EAU 6,5pts

Réunion 2005 (6,5 POINTS)EXERCICE 2 : EVOLUTION DE LA REACTION DE L'AMMONIAC AVEC L'EAU

Une bouteille d'ammoniaque du commerce comporte l'indication 22 ° Bé, ce qui correspond à une concentration molaire C0 = 10,9 mol.L-1. Cette solution sera nommée S0. Dans une solution aqueuse d'ammoniac, l'équilibre entre l'ammoniac NH3 et les ions ammonium NH4+ s'écrit :

NH3 (aq) + H2O (I) = HO– (aq) + NH4+ (aq). Données (valeurs à 25 °C): Quotient de la réaction de l'ammoniac avec l'eau à l'équilibre : Qr,éq= 1,58.10–5 Produit ionique de l'eau : Ke = 1,00.10–14 1ère partie : Détermination du quotient de réaction par pHmétrie : La « basicité » de la solution S0 étant trop élevée pour être mesurée directement au pHmètre, on prépare 50,0 mL d'une solution diluée S1 de concentration C1 = C0 /10. Le pH mesuré de S1 est 11,62.

1) Quel volume de la solution S0 doit-on prélever pour préparer la solution S1 ?

2) Proposer un mode opératoire pour préparer la solution S1.

3) Montrer que la concentration en ion hydroxyde dans la solution S1 est : [HO–](S1)= 4,2.10-3 mol.L-1

4) Compléter le tableau d'avancement donné en annexe pour la réaction de

l'ammoniac avec l'eau dans la solution S1 en considérant un volume V ’1= 1,0 L.

5) En déduire la valeur du taux d'avancement final 1. Commenter le résultat obtenu.

6) Calculer le quotient de réaction Qr,1 à l'état final et montrer que le système est à l'équilibre aux incertitudes de mesure près.

2ème partie : Détermination du taux d'avancement de la réaction de l'ammoniac sur l'eau par conductimétrie : Valeurs des conductivités molaires ioniques à 25 °C :

°( HO–) = 19,9.10–3 S.m2.mol–1 °(NH4+) = 7,34.10–3 S.m2.mol–1

L’expression de la conductivité d'une solution  =  i [ Xi ] n'est valide qu'en solution très diluée. A partir de la solution S1 d'ammoniac, on prépare une solution fille, nommée S2 de concentration C2 = C1/100 = C0/1000 . A) Hypothèse: On fait l'hypothèse que les quantités de matière des espèces en solution n'ont pas changé lors de la dilution.

1) En déduire l'expression littérale de la concentration [HO–](hyp) en fonction de [HO–](S1),

de même pour [NH4+](hyp) en fonction de [NH4+] (S1) et [NH3] (hyp) en fonction de [NH3] (S1).

2) Montrer que le quotient de réaction Qr,hyp obtenu avec cette hypothèse est égal à Qr,1/100.

3) Le comparer à Qr,eq. En déduire si l'hypothèse est effectivement vérifiée. Sinon dans quel sens évolue le système lors de la dilution ? Justifier.

B) Conductimétrie:

Pour confirmer ou infirmer l'hypothèse précédente, on mesure la conductivité  de la solution

S2:  = 0,114 mS.cm–1.

1) Donner la valeur de  dans le système international.

2) Exprimer la conductivité  de la solution S2 en fonction des conductivités molaires ioniques et des concentrations effectives [NH4+] (S2) et [HO–](S2), dans cette solution.

3) En utilisant le tableau d'avancement de la réaction de l'ammoniac sur l'eau et les données du texte en déduire [HO–](S2),

4) Calculer le taux d'avancement final 2 de la réaction de l'ammoniac sur l'eau.

5) La dilution de la solution mère agit-elle sur le taux d'avancement de la réaction de l'ammoniac sur l'eau ? Si oui dans quel sens. L'hypothèse émise dans la partie 1 est-elle confirmée ?

ANNEXE DE L'EXERCICE 2 (A REMETTRE AVEC LA COPIE) Tableau d'avancement exprimé en moles pour un volume V ’1 = 1,0 L.

EtatAvancement NH3+ H2O = HO–+ NH4+

initial 0 n1 =

e x c è s

intermédiaire x

final xf =

maximal

xmax =

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