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Transformation totale ou limitée ? Objectifs.

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Academic year: 2022

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Texte intégral

(1)

T.P B1-2

Transformation totale ou limitée ?

Objectifs.

- Par mesures conductimétriques mettre en évidence que la transformation mettant en jeux certains acides et l’eau est limitée.

- Déterminer le taux d’avancement final τ d’une transformation I – Données.

Valeurs des conductivités molaires ioniques à 25 °C

λ0 ( H3 O + ) = 35,0.10 – 3 S.m 2.mol – 1 λ0 ( CH 3 COO - ) = 4,09.10 – 3 S.m 2.mol – 1 λ0 ( ion salicylate ) = 3,60.10 – 3 S.m 2.mol – 1 λ0 ( K + ) = 7,40.10 – 3 S.m 2.mol – 1

λ0 ( Cl - ) = 7,60.10 – 3 S.m 2.mol – 1

La valeur de le conductivité diminue de 2 % par degré inférieur à 25 °C.

II – Protocole

Réaliser et schématiser le montage qui permet d’accéder à la mesure de la conductance G d’une solution. ( f = 850 Hz, U = 1 V pendant les mesures ).

Comment ce montage permet-il de mesurer la conductance G ? 1 - Détermination de la constante de la cellule KCell .

La conductance G et la conductivité σ d’une solution sont liés par la relation : σ = KCell . G avec KCell appelée constante de la cellule exprimée en m – 1.

Mesurer la conductance G d'une solution de chlorure de potassium de concentration 10 – 2 mol.L – 1 Repérer la température θ de la solution de chlorure de potassium.

Calculer la conductivité σ = Σ λ i .[X i ] de la solution avec les données.

En déduire la constante de la cellule KCell que l’on utilisera dans la suite du T.P.

Compléter le tableau de mesures.

2 – Mesures.

Chaque binôme travaille sur deux solutions d'un même acide de concentrations différentes.

Binôme pair : Solution aqueuse d’acide éthanoïque :

A partir de la solution fournie d’acide éthanoïque de concentration 10 - 2 mol.L – 1 , préparer 50 mL de solution d’acide éthanoïque à 5.10 – 3 mol.L – 1.

Mesurer la conductance G des 2 solutions et compléter le tableau de mesures.

En déduire la conductivité σ = KCell . G des solutions ( compléter le tableau de mesures ).

Binôme impair : Solution aqueuse d’acide salicylique.

A partir de la solution fournie d’acide salicylique de concentration 10 - 2 mol.L – 1, préparer 50 mL de solution d’acide salicylique à 5.10 – 3 mol.L – 1.

Mesurer la conductance G des 2 solutions et compléter le tableau de mesures.

En déduire la conductivité σ = KCell . G des solutions ( compléter le tableau de mesures ).

III - Exploitation des mesures

1. Écrire l’équation de la réaction entre un acide AH ( couple AH(aq) / A-(aq) ) et l’eau ( couples H3 O +(aq) / H2 O et H2 O / OH -(aq) ). AH représente aussi bien l’acide éthanoïque que l’acide salicylique.

(2)

T.P B1-2

2. Exprimer la conductivité σ de la solution d’acide AH, en fonction des conductivités molaires ioniques λ ( A - ) et λ ( H 3O + ) et de la concentration des ions oxonium en solution notée [H3O+]f.( indice f pour final ). En déduire l’expression de [H3O+]f en fonction de λ ( A - ) , λ ( H 3O + ) et σ . Calculer [H3O+]f ( en mol .L- 1 ) et compléter le tableau de mesures.

3. On appellera x f l’avancement final calculé à partir de la mesure. Déterminer la relation entre [H3O+]f et x f . Calculer x f et compléter la tableau de mesures.

4. Dresser le tableau descriptif de l’évolution des espèces chimiques au cours de la transformation de l’acide AH dans l’eau dans l’hypothèse ou la réaction est considérée comme totale. Calculer l’avancement maximal x max. En déduire la concentration maximale des ions oxonium notée [ H3 O + ] max. ( compléter le tableau ).

5. Comparer x max. et x f et interpréter.

6. Ajouter une ligne au tableau d’avancement que vous appellerez « E.F d’équilibre » et compléter cette ligne en utilisant la valeur de x f. . Conclure

7. On appelle taux d’avancement final noté τ , le rapport entre x f. et x max. . τ =

. max

f

x

x . Calculer τ et compléter le tableau. Quelle information nous donne-t-il ? Que vaudrait τ pour une réaction totale ?

Tableau de mesures

Constante de la

cellule G = K Cell =

Température des solutions θ =

Nature du soluté Acide éthanoïque Acide salicylique

concentration de soluté apporté

( mol.L- 1 )

10 - 2 5.10 - 3 10 - 2 5.10 - 3

G ( S ) ( S.mσ – 1 )

D’après l’expérience

[ H3 O + ] f ( mol.L – 1

)

x f.

( mol )

Si on considère la

réaction comme étant

totale

x max.

( mol ) [ H3 O + ] max

( mol.L – 1 ) τ ( % )

Références