C05 :  DETERMINATION D’UN QUOTIENT DE REACTION PAR CONDUCTIMETRIE - CONSTANTE D’EQUILIBRE

(ceci est un aperçu du sujet, consulter le document Word pour avoir le document d'origine)

 

Objectifs :

On rappelle qu’un acide organique du type RCOOH réagit de façon limitée avec l’eau selon l’équation bilan :

RCOOH(aq) +H2O = RCOO(aq) + H3O+(aq) (R désignant ici un groupement alkyle ou un noyau benzénique)

et le quotient de cette réaction pour un état du système à la date t est défini par :

  1. RAPPELS DE CONDUCTIMETRIE.

Certains conductimètres donnent G et il faut ensuite calculer s connaissant k

D’autres, comme ceux du lycée, font le calcul et affichent directement la valeur de s .

s en S.m–1 , l i en S.m2.mol–1. et [Xi] en mol.m–3

Application : Une solution de chlorure de potassium de concentration 1,00.10–2 mol.L–1 sert de solution étalon pour étalonner le conductimètre. Calculer sa conductivité à 25°C

On donne, à 25°C : l K+ = 7,35.10–3 S.m2.mol–1. l Cl– = 7,63. 10–3 S.m2.mol–1.

Donner la valeur de s étalon en mS.m–1 :………………………et en mS.cm–1 :………………….

  1. MANIPULATION.

1) On dispose de 3 solutions d’acide acétique (ou éthanoïque) de concentrations différentes (voir tableau page 3), d’une solution d’acide méthanoïque de concentration 1,0.10–2 mol.L-1, d’une solution d’acide benzoïque de concentration 1,0.10–2 mol.L-1. Verser environ 50mL de chaque dans 5 béchers numérotés. Prévoir également un bécher de la solution étalon précédente puis un autre d’eau distillée.

2) Etalonner le conductimètre en mode compensé, pour cela :

  1. EXPLOITATION DES RESULTATS.
  1. On raisonne sur la réaction d’équation-bilan générale RCOOH(aq) +H2O = RCOO(aq) + H3O+(aq)

    Ecrire l’équation pour les 3 acides concernés

  2. Principe des calculs pour une solution d’acide de concentration ci et de volume V :
 

avancement

RCOOH(aq) + H2O = RCOO(aq) + H3O+(aq)

Etat initial

 

ni =ci.V

   

Etat à la date t

     

Etat final=à l’équilibre

xéq

    

n peut donc à partir de la détermination expérimentale de s calculer puis Qr,éq

  1. Ouvrir le dossier " physique ", " document de travail " et " TS " puis copier coller sur le bureau de Windows le fichier " Quotient de réaction ". L’ouvrir afin de le compléter. 

Formules utilisées dans les cases du tableau (compléter) :

G4 (à copier coller ensuite jusqu’à G8) :

H4 (à copier coller ensuite jusqu’à H8) :

I4 (à copier coller ensuite jusqu’à I8) :

J4 (à copier coller ensuite jusqu’à J8) :

K4 (à copier coller ensuite jusqu’à K8) :

4) Conclusions :

a) Comparer les valeurs de Qr,éq dans les cas À , Á et  . La valeur de Qr,éq dépend- t- elle des conditions initiales pour une réaction donnée ?

b) Comparer les valeurs de Qr,éq dans les cas À , Ã et Ä  : la constante à l’équilibre de la réaction d’un acide avec l’eau dépend- t- elle de la nature de l’acide ?

c) Quelle propriété retrouve-t-on en comparant les taux d’avancement à l’équilibre pour les cas À , Á et   ?

Donc, pour une réaction donnée, le taux d’avancement à l’équilibre dépend –t- il des conditions initiales ?

d) Pour les solutions de même concentration, classer par ordre croissant les 3 acides selon le taux d’avancement. Parallèlement, comment évoluent leurs quotients de réaction à l’équilibre ? 

e) Montrer, en trouvant une relation entre Qr,éq , t éq et ci ,que le taux d’avancement à l’équilibre dépend bien de la constante à l’équilibre de la réaction et des conditions initiales

Matériel 

préparer matériel et solutions 2 jours avant pour que tout soit à la même température le jour du TP

Par groupe :

Au bureau :

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