Travaux pratiques sur la détermination d'une constante d'équilibre par deux méthodes - correction, Exercices de Chimie
Renee88
Renee8824 April 2014

Travaux pratiques sur la détermination d'une constante d'équilibre par deux méthodes - correction, Exercices de Chimie

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Travaux pratiques de sciences chimiques sur la détermination d'une constante d'équilibre par deux méthodes - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: la transformation chimique étudiée, étude ph-métri...
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EXERCICE 2: Détermination d'une constante d'équilibre par deux méthodes

Antilles 2005 EXERCICE 2: Détermination d'une constante d'équilibre par deux méthodes

CALCULATRICE INTERDITE

1. LA TRANSFORMATION CHIMIQUE ÉTUDIÉE

1.1. Un acide est une espèce chimique capable de céder un proton H+.

1.2. Couple acide éthanoïque / ion éthanoate: CH3CO2H(aq) / CH3CO2–(aq)

Couple ion oxonium / eau: H3O+(aq) / H2O(l)

1.3. K = faq

faqfaq

HCOCH

OHCOCH

][

].[][

)(23

)(3)(23



2. ÉTUDE pH-MÉTRIQUE

2.1. quantité de matière initiale d'acide éthanoïque : n1 = c1V1

n1 = 2,7.10–3  0,100

n1 = 2,710–4 mol

2.2. Avancement CH3CO2H(aq) + H2O(l) = CH3CO2–(aq) + H3O+(aq)

État initial x = 0n1 en excès 0 0

État final

théorique x = xmax n1 – xmax en excès xmaxxmax

État final

expérimental

ou état d'équilibre

x = xf n1 – xf en excès xf xf

Si la transformation est totale, l’acide éthanoïque est totalement consommé, soit n1 – xmax = 0

xmax = n1 soit xmax = 2,710–4 mol

2.3. [H3O+(aq)]f = 10–pH pH = – log[H3O+] or d’après l’énoncé log(2,0.10–4) = –3,7

[H3O+(aq)]f = 10–3,70 = 2,0.10–4 mol.L–1

[H3O+(aq)]f = 1V

x f soit xf = [H3O+(aq)]f  V1

xf = 2,0.10–4  0,100 = 2,0.10–5 mol

2.4. 1 = maxx

x f 1 =

4

5

10.7,2

10.0,2 

= 0,7410–5104 = 0,74.10–1

1 = 7,4.10–2 La transformation est limitée car 1 < 1.

2.5.1. D’après l’équation chimique [H3O+(aq)]f = [CH3CO2–(aq)]f = 1V

x f

[CH3CO2–(aq)]f = 2,0.10– 4 mol.L–1

2.5.2. c1 = [CH3CO2H(aq)]ini = [CH3CO2H(aq)]f + [CH3CO2–(aq)]f

[CH3CO2H(aq)]f = c1 – [CH3CO2–(aq)]f

[CH3CO2H(aq)]f = 2,7.10–3 – 2,0.10– 4 = 27.10–4 – 2,0.10–4

[CH3CO2H(aq)]f = 25.10–4 = 2,5.10–3 mol.L–1

2.6. K1 = faq

faqfaq

HCOCH

OHCOCH

][

].[][

)(23

)(3)(23



K1 = 3

44

10.5,2

10.0,210.0,2 

  = 38 1010

5,2

0,4  

K1 = 1,6.10–5

3. ÉTUDE CONDUCTIMÉTRIQUE

3.1. Présence d’ions éthanoate CH3CO2– et d’ions oxonium H3O+.

D’après l’équation chimique [H3O+(aq)]f = [CH3CO2–(aq)]f

3.2.  =  23COCH

 .[CH3CO2–(aq)]f + OH3  .[H3O+(aq)]f

3.3  = (  23COCH

 + OH3  ).[H3O+(aq)]f

[H3O+(aq)]f = [CH3CO2–(aq)]f =   OHCOCH 323



[H3O+(aq)]f = [CH3CO2–(aq)]f = 33

2

10.9,3510.1,4

10.00,5 

 =

3

2

10.40

10.00,5 

= 3

2

1010

10

4

5 

 

[H3O+(aq)]f = [CH3CO2–(aq)]f =1,25 mol.m–3 = 1,25.10–3 mol.L–1

3.4.1. c2 = 1,0.10–1 mol.L–1 = 100.10–3 mol.L–1 et [CH3CO2–(aq)]f = 1,25.10–3 mol.L–1

fCOCH

c

][ 23

2

 =

25,1

100 = 80

[CH3CO2–(aq)]f = 80

2c < 50

2c l’approximation 1 est justifiée.

3.4.2. Si c2  [CH3CO2H(aq)]f cela signifie que l’acide s’est très peu dissocié dans l’eau.

La transformation peut être considérée comme étant très limitée.

On a c2= [CH3CO2H(aq)]ini = [CH3CO2H(aq)]f + [CH3CO2–(aq)]f et c2  [CH3CO2H(aq)]f donc [CH3CO2–(aq)]f est négligeable face à [CH3CO2H(aq)]f.

3.4.3. K2 = faq

faqfaq

HCOCH

OHCOCH

][

].[][

)(23

)(3)(23



= 2

)(3 ²][

c

OH faq

K2 = 10,0

)²10.25,1( 3 =

10,0

10)².25,1( 6 = 1,56.10–5

3.4.4. 2 = 2

)(23 ][

c

COCH faq

2 = 10,0

10.25,1 3 = 1,25.10–2

4. CONCLUSION : COMPARAISON DES RESULTATS OBTENUS

4.1. La constante d’équilibre K ne dépend pas de la concentration initiale en acide éthanoïque, puisque

avec deux concentrations différentes on obtient la même valeur de K.

4.2. Oui, le taux d’avancement final d’une transformation chimique limitée dépend de l’état initial du

système. En effet avec deux concentrations initiales différentes, on obtient deux taux d’avancement

différents.

4.3. Affirmation 1 : Plus l’acide est dissocié et plus le taux d’avancement final  est grand.

Affirmation juste :  = maxx

x f , plus l’acide est dissocié et plus xf est grand alors  est plus grand. (xmax étant

constant).

Affirmation 2 : Plus la solution d’acide éthanoïque est diluée, moins l’acide est dissocié.

Affirmation fausse : c1 < c2 donc la solution 1 est davantage diluée.

On a obtenu 1 > 2 , dans la solution 1 l’acide s’est davantage dissocié.

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