Travaux pratiques sur l'étude cinétique d’une réaction - correction, Exercices de Chimie
Renee88
Renee8823 avril 2014

Travaux pratiques sur l'étude cinétique d’une réaction - correction, Exercices de Chimie

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Travaux pratiques de chimie sur l'étude cinétique d’une réaction - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: La transformation étudiée, Exploitation des résultats.
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Exercice n°3 étude cinétique d’une réaction 4 pts

Afrique 2007 Exercice n°3 ÉTUDE CINÉTIQUE D’UNE RÉACTION (4 points)

1. La transformation étudiée

1.1. La fiole jaugée de volume 25,0 mL contenait V1 = 1,0 mL de 2-chloro-2-méthylpropane.

Ce qui correspond à une quantité de matière n1 = 1 .V

M

 .

Ensuite on a prélevé un volume V0 = 5,0 mL de solution S, soit un volume cinq fois plus faible que celui

de la fiole. Donc n0 = 1

5

n = 1

.

5

V

M

 .

n0 = 0,85 1,0

5 92,0

= 1,8.10–3 mol

1.2.Équation

chimique (CH3)3C-Cl(l) + 2 H2O(l) = (CH3)3C-OH(l) + H3O+ + Cl–(aq)

État du système Avancement

(mol) Quantités de matière (mol)

État initial 0 n0 excès 0 négligeable 0

État

intermédiaire x n0 – xexcès x x x

État finalxmax n0 – xmax =0 excès xmax = n0 xmax = n0 xmax = n0

D’après le tableau, à chaque instant [H3O+] = [Cl–(aq)].

1.3. Conductivité du mélange :  =  0 +3H O .[H3O+] +  0 Cl  .[Cl–(aq)]

 =     0 + 03H O Cl   .[H3O+]

1.4. Comme [H3O+] = x

V , on obtient  =     0 + 03H O Cl   .

x

V

1.5.     0 + 03

.

H O Cl

V x

    

 Attention V exprimé en m3, V = 200,0 + 5,0 mL = 205,0 10–6 m3

 

6

4

0,374 205,0 10

349,8 76,3 10 x

 

  

  = 1,8010–3 mol

x = n0 = xmax donc la transformation est bien totale.

1.6.  =     0 + 03H O Cl   . x

V

 =     0 + 03H O Cl   . max x

V

 =

max

x

x donc x = max.x



1.7. Pour  = 0,200 S.m-1, x = 3 0,200

1,8 10 0,374

  = 9,610–4 mol

2. Exploitation des résultats

2.1. Le coefficient directeur de la tangente, à l’instant t, à la courbe x(t) est égal à dx

dt .

On trace la tangente et on calcule son coefficient directeur.

La vitesse volumique de la réaction s’en déduit en le divisant par le volume V de la solution.

2.2. Au cours du temps, la tangente à la courbe devient de plus en plus horizontale donc dx

dt diminue.

La vitesse de réaction diminue puis tend vers zéro.

2.3. La concentration du réactif, 2-chloro-2méthylpropane, diminue au cours du temps. Il s’agit du facteur

cinétique responsable de la diminution de la vitesse volumique de réaction.

2.4. Le temps de demi-réaction est la durée au bout de laquelle l’avancement atteint la moitié de sa valeur

finale. Ici xf = xmax = n0 (la transformation est totale)

Pour t = t1/2, on a x(t1/2) = 0

2

n = 0,9 mmol.

2.5. Même expérience à une température plus élevée.

2.5.1. Voir courbe bleue ci-dessus.

2.5.2. La température est un facteur cinétique. Si elle augmente, alors la vitesse volumique de

réaction augmente. L’avancement final est atteint plus rapidement, donc t1/2 est plus faible.

25 min  16,1 cm

t1/2 min  0,8 cm

soit t1/2 = (250,8)/16,1 = 1,2 min

16,1 cm

0,8 cm

t1/2

x(t1/2)

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