Taux d'avancement final

[Pauline Term S]

Bonjour,

Je suis en terminale S, et lundi j'ai un devoir de Chimie sur l'équilibre chimique.
Je m'entraîne sur des exercices, mais y-en a un où j'aimerais si c'était possible qu'on me le corrige, merci d'avance!
Alors le sujet dit:

" On souhaite étudier l'influence de la concentration et de la nature de l'acide sur le taux d'avancement final de la réaction entre un acide et l'eau. Pour cela, au cours d'une séance de TP, un groupe d'élèves a obtenu les résultats indiqués dans le tableau suivant lors de mesures du pH de solution d'acide acétique CH_(2)COOH et d'acide monochloroacétique CH_(2)ClCOOH de différentes concentrations."

Concentration C (mol/l) 5,0.10^(-2) 1,0.10^(-2) 1,0.10^(-3)
pH d'une solution d'acide acétique 3.02 3.37 3.87
taux d'avancement final --- --- ---
pH d'une solution d'acide chloroacétique 2.13 2.37 3.18
Taux d'avancement final --- --- ---

(les résultats que je viens de présenter son dans un tableau).


Je vais répondre aux questions directement, si vous pouvez me dire si elles sont fausses ce serait vraiment super! merci encore beaucoup =).

- Question 1:
Indiquer les réglages et précautions à prendre pour mesurer avec le plus de précision possible le pH d'une solution.

Ma réponse:
Le pH-mètre doit être étalonné avant chaque mesure. Il est raisonnable d'utiliser des standards à pH 4 et 7 pour mesurer la plupart des solutions. L'entretien des électrodes est elle aussi importante pour réaliser une mesure fiable, on aura donc un temps de réponse optimal et une durée de vie de celle ci plus longue. En effet, il ne faut jamais laisser la sonde à l'air libre, il faut la rincer et bien la sécher avant chaque mesure, ensuite entre deux lectures il vaut mieux la replonger dans l'eau. La précision du pH-mètre est de 0.2 unité pH.

- Question 2:
Indiquer la verrerie nécessaire pour préparer 100,0 mL de solution à 1,0.10_(-2) mol/L à partir de la solution à 5,0.10_(-2) mol/L.

Ma réponse:
Il s'agit d'une dilution. On va donc avoir besoin d'un bécher poubelle, un bécher qui accueillera la solution mère, ensuite, une pipette jaugée graduée de 20mL avec laquelle on fera 5 prélèvements pour avoir les 100.0mL demandé. Enfin, on aura besoin d'un erlenmeyer dans lequel on mettra la solution mère, et où on complètera jusqu'au trait de jauge avec de l'eau distillé, qui sera à présent la solution fille.

(Me faut il faire un schéma? des calculs? ou je peux laisser comme cela?)

- Question 3:
a) Ecrire l'équation de la réaction associée à la transformation de l'acide acétique en présence d'eau.

Ma réponse:
CH_(3)COOH / CH_(3)COO^(-)
H_(3)O^(+) / H_(2)O

L'acide acétique CH_(3)COOH réagit avec la base H_(2)O.
Donc: CH_(3)COOH + H_(2)O = CH_(3)COO^(-) + H_(2)O.

b) Ecrire l'équation de la réaction associée à la transformation de l'acide monochloroacétique en présence d'eau.

Ma réponse:
CH_(2)ClCOOH / CH_(2)ClCOO^(-)
H_(3)O^(+) / H_(2)O

L'acide monochloroacétique réagit avec la base H_(2)O.
Donc: CH_(2)ClOOH + H_(2)O = CH_(2)ClOO^(-) + H_(3)O^(+)

- Question 4:
a) Définir le taux d'avancement final d'une réaction.

Ma réponse:
Par définition le taux d'avancement final d'une réaction chimique est donnée par le rapport de l'avancement final sur l'avancement maximal.

b) A l'aide éventuellement d'un tableau d'avancement, montrer que le taux d'avancement final, peut s'exprimer, dans le cas de réaction d'un acide avec de l'eau, par la relation: Taux d'avancement final = 10^(-pH) / C

Ma réponse:
Equation HA^(-) + H_(2)O = H_(3)O^(+) + A^(-)
ETAT Avancement Quantité de matière en mol
Initial x=0 n exces 0 0
En cours x n-x exces x x
Maximal x_(max) n-x_(max) exces x_(max) x_(max)
Final x_(f) n-x_(f) exces x_(f) x_(f)


x_(max) = n_(HA)

x_(f) = n(h_(3)O^(+))_(f)
x_(f) = n(H_(3)O^(+)) = [H_(3)O^(+)]_(f) * V

Donc: taux d'avancement final = x_(f) / x_(max) = [H_(3)O^(+)] * V / C * V = [H_(3)O^(+)] / C = 10^(-pH) / C.

c) Recopier et compléter le tableau. Les réactions sont -elles totales?

Ma réponse:

Concentration C (mol/l) 5,0.10^(-2) 1,0.10^(-2) 1,0.10^(-3)
pH d'une solution d'acide acétique 3.02 3.37 3.87
taux d'avancement final 0,019 0,043 0,13
pH d'une solution d'acide chloroacétique 2.13 2.37 3.18
Taux d'avancement final 0,15 0,43 0,66.


ACIDE ACETIQUE:

taux d'avancement final = 10^(-pH) / C = 10^(-3,02) / 5,0.10^(-2) = 0.019. Soit taux d'avancement final = 1.9%
Les mêmes calculs ont été répété pour les autres concentrations et pH différents.


===>Les réactions ne sont pas totales, mais limités, car le taux d'avancement final pour l'acide acétique et l'acide chloroacétique est inférieur à 1 et non égal à 1.


- Question 5:
En utilisant les résultats précédents, indiquer quelle est l'influence de la concentration sur le taux d'avancement final de ces réactions.

Ma réponse:
Grâce aux résultats précédents, je peux dire que la concentration n'influe pas la valeur du taux d'avancement final mais que c'est le pH qui détermine le taux d'avancement final.

(je ne suis pas totalement sure de cette réponse, peut être qu'elle n'est pas assez juste?!)

- Question 6:
a) Le taux d'avancement final dépend t-il de la nature de l'acide?

Ma réponse:
Le taux d'avancement final dépend de la nature de l'acide, donc de son pH.

b) Pour une solution d'acide dichloroacétique, CHCl_(2)COOH, de concentration égale à 1,0.10^(-2) mol/L, le taux d'avancement final de la réaction de l'acide avec l'eau est égal à 0.85.
Quelle est l'influence du nombre d'atomes de chlore de l'acide sur le taux d'avancement final pour les réactions précédentes?

(je ne comprend pas du tout la question, que me faut-il faire?)


Voila, le sujet que j'ai traité pour m'entrainer à mon devoir de lundi.
Merci beaucoup, si vous pouvez me donner une correction à mes réponses aux questions.
Bonne journée
=)
Pauline.

[SoS(13)]

Bonjour Pauline,
Nous ne sommes pas SoS pour vérifier vos exercices, mais plutôt pour répondre à des questions qui vous posent problème et ainsi vous aidez dans vos études.

Ceci dit, j'ai survolé votre résolution et j'y ai trouvé quelques erreurs.
Question 2 : vous n'utilisez pas le bon matériel, mais surtout vous n'indiquez pas la quantité de solution mère à prélever.
3 a : une erreur de frappe, je suppose car 3 b est correcte.
5: avez-vous utiliser votre tableau pour en déduire cette conclusion ? Revoyez cela.

6 b : enfin une question correspondant à la raison d'être de ce forum.
Pour déduire la dernière conclusion, il vous faut comparer les taux d'avancement des trois solutions de même concentration et d'exprimer cette variation en fonction du nombre d'atomes de chlore de la molécule.

Donnez moi vos réponses.

[Pauline Term S]

Bonjour,

Ah je suis désolée, je ne savais pas.. mais j'ai tout de même des questions.
Pour la question 2, il s'agit bien d'une dilution? donc si tel est le cas n_(f) = n_(m)
C_(f) * V_(f) = C_(m) * V_(m)

Ou alors sachant que j'ai le volume V= 100.0mL et la concentration C= 5,0.10_(-2) mol/L je fais n = C * V = 100.10_(-3) * 5,0.10_(-2) = 5,0.10_(-3) mol.
Mais pour le matériel je suis un peu perdue, je dois dire.

Oui pardon pour la question 3a) c'est l'ion oxonium et pas H_(2)O.

Pour la question 5, plus la concentration diminue et plus le pH augmente, ce qui signifie que le taux d'avancement augmente lui aussi.
Exemple de l'acide acétique et l'acide chloroacétique.

Pour la question 6b), je ne comprend toujours pas..
Je reprend le tableau avec les taux d'avancement final de l'acide acétique et l'acide chloroacétique. Je vois que plus la concentration de la solution diminue et plus le taux d'avancement augmente, mais il dépend du pH.
"
Je ne comprend pas quand vous dites: "exprimer cette variation en fonction du nombre d'atomes de chlore de la molécule." Je ne vois pas ce qu'il me faut faire.

Merci beaucoup .
Pauline.

[SoS(13)]

Pour la question 2, vous calculez la quantité de matière, mais c'est le volume de la solution mère à prélever qui est attendu.
Le matériel essentiel est une pipette jaugée et une fiole jaugée. A vous de choisir les volumes souhaités.

Pour la question 6b, il faut comparer des solutions d'acides de natures différentes mais de même concentration.
Ces acides possèdent plus ou moins d'atomes de chlore, il faut comparer ce nombre d'atomes et le taux d'avancement.

[Pauline Term S]

Pour la question 2,

n_(f) = n_(m)
C_(f) * V_(f) = C_(m) * V_(m)
V_(m) = C_(f) * V_(f) / C_(m)
V_(m) = 1,0.10^(-2) * 100 / 5,0.10^(-2)
V_(m) = 20mL

Il faut donc que l'on prélève 20mL de la solution mère, donc une pipette jaugée de 20mL suffira, et une fiole jaugée de 100mL que l'on complètera avec de l'eau distillé.

Ce résultat est possible?!

Pour la question 6, l'acide acétique ne présente pas d'ion chlorure, et a donc un taux d'avancement final de 0,043.
l'acide chloroacétique présente un ion chlorure, et a donc un taux d'avancement final de 0.43.
l'acide dichloroacétique présente deux ions chlorures, et a donc un taux d'avancement final de 0.85.

Donc plus, le nombre d'ions chlorures augmentent et plus le taux d'avancement se rapproche de 1. Donc, plus il y a d'ions chlorures et plus le taux d'avancement augmente, et plus on a affaire à une réaction totale.

Merci,
Vous pensez que cela peut être des exercices de contrôles?!
Pauline.

[SoS(13)]

Tout est juste, à un détail près, il ne s'agit pas d'ions chlorure mais d'atomes de chlore dans les molécules.
Cet exercice est tout à fait conforme au programme et peut donc servir d'évaluation lors de contrôles.
Bon courage et à bientôt sur le forum.

[Pauline Term S]

Merci beaucoup pour tous vos conseils!!
A très bientôt! ;)
Bonne soirée
Pauline.