Attaque du calcaire

[Shinji Tle]

On suit l'évolution de la réaction entre le carbonate et le calcium CaCO3 et un volume V= 100ml d'une solution d'acide chlorhydrique de concentration molaire c=0.10 mol/L.
L'équation s'écrit : CaCO3(s)+ 2H+(aq) = CO2(g)+H2O(l) +Ca2+(aq)
On mesure la pression de dioxyde de carbone apparu en utilisant un capteur de pression différentiel. Le gaz occupe un volume V=1.0L. La température vaut 298K.
( la il y a un tableau : avec le t en s, la pression de CO2 en Pascal, et x en mol a remplir.)

1) remplir la ligne x e mol du tableau avec la relation des gaz parfait.
2. Je dresse le tableau d'évolution de la réaction. J'en déduis que :n(CO2)=x
3. Je trace x=f(t).
4. La réacion est totale, le réactif limitant est H+( aq).
a. On cherche Xmax et on trouve Xmax= ([H+] x V) / 2= 5.0x 10^-3 mol.
b. Temps de demi-réaction = 68 s.
c définir la vitesse volumique de réaction. Je bloque car je n'arrive pas à définir dx/dt.
5. On recommence l'expérience avec de l'acide chlorhydrique de concentration molaire c=0.20mol/L. Tracer sur le même graphique l'allure de la nouvelle courbe x=f(t). Admet-elle la même limite ?
En quoi influe la concentration d'H+ sur la quantité de matière de CO2 ? Je ne comprend pas ce que cela change sur la courbe . . . --'

Donc si ous pouvier m'aider pour la 4.c et la 5 merci d'avance ^^

[SoS(17)]

Bonjour Shinji,

Pour la 4c, vous avez trouvé, je pense, la définition de la vitesse volumique. dx/dt est numériquement égal au coefficient directeur de la tangente à la courbe x(t) à la date t considérée .
Ceci permet d'évaluer l'évolution d'une vitesse volumique en comparant les coefficients directeurs à x(t) en se plaçant à différentes dates.
Pour voir si vous avez compris, vous pourriez me dire à quelle date la vitesse est maximale, quand elle est minimale...

Pour la 5), vous modifiez la concentration initiale d'un réactif ce qui a peut-être une conséquence sur la vitesse volumique de réaction, non ? Ne l'avez-vous pas étudié ?

[sHINJI]

Pour la 5, non je ne crois pas l'avoir étudié. Mais la courbe est en fonction de n(CO2) et du temps et il demande de tracer la nouvelle allure de la courbe donc elle ne change pas ? =) Mais sa limite ?

Pour la 4c je n'ai pas vraiment compris . . .

[SoS(17)]

Pour déterminer la vitesse à une date t, puisque v = (1/V).(dx/dt), il faut tracer la tangente dx/dt à la courbe x(t) à la date t demandée. En général, on demande l'évolution de cette vitesse au cours du temps.
Votre courbe est croissante (CO2 est un produit de la réaction); schématisez une tangente à t = 0 puis une autre à une date quelconque : vous devriez pouvoir dire comment évolue la vitesse (augmente, diminue, stagne).

Pour la 5), la notion de facteurs cinétiques ne vous dit rien ? Si vous ne l'avez pas vu, je vous en dirai quelques mots. Ce que je peux déjà vous dire, c'est que la courbe va changer.

[Shinji]

Pour la 4c c'est bon, merci beaucoup. maintenant j'ai compris =) Et la vitesse diminue.

En cours, on a juste un peu parler des facteurs cinétiques en disant qu'il pouvait jouer sur la vitesse de la réaction en prenant l'exemple de la température.

Si la courbe va changer cela va dire que n(CO2)=x en fonction du temps va changer mais comment calculer ce x pour t= 10s, 20s, 30s, 40s, 50s, 60s, 70s, 80s, 90s et 100s

[SoS(17)]

On ne vous demande que l'allure, il ne s'agit pas de tracer une courbe point par point !
Il faut se servir du changement de vitesse de la réaction ce qui entraîne des coefficients directeurs plus ou moins élevés que pour la courbe initiale.

Il n'y a pas que la température qui influe sur la vitesse de réaction, il y a aussi la concentration initiale.
A votre avis, si vous augmentez la concentration initiale d'un réactif, comment va évoluer la vitesse de la réaction ?
Puis essayer d'imaginer la nouvelle courbe montrant que la réaction est plus ou moins rapide.

En ce qui concerne la limite de la courbe (l'asymptote) il suffit de savoir si ce changement de concentration initiale va modifier la quantité maximale de CO2 formé.

[Shinji]

A mon avis elle sera plus rapide car le carbonate de calcium pourra reagir avec plus d'acide chlorhydrique.
Quand à la quantité de CO2 formé je ne pense pas qu'elle va changé =) ( et si elle change il y aura pus de CO2 car H+ est limitant)

[SoS(17)]

Oui, la réaction sera plus rapide.
La limite sera bien modifiée comme vous l'avez dit à condition que CaCO3 reste en excès.
mais vous ne m'avez pas dit où se situe cette nouvelle courbe par rapport à la première... Est-elle en dessous ? au dessus ? et pourquoi ?

[Shinji]

Elle sera au dessus car comme la réaction est plus rapide alors il y a aura plus vite un dégagement de CO2. Mais par contre dès qu'elle atteindra l'asymptote qui est de 2.9 mmol alors elle restera constante =)

[SoS(17)]

Oui, à priori; mais avec les valeurs dont je dispose, je ne vois pas d'où viennent les 2,9 mmol.
Si vous doublez la concentration en ions H+, sans en changer le volume, que CaCO3 reste en excès, alors vous allez doubler xmax.

[Shinj]

Oui les 2.9 mmol viennent du tableau ^^
Je double xmax ? Donc la courbe n'admet pas la même limite mais le double non ? Xmax= 5.0 mmol pour C=10 mol/L et 2.9 et la quantité de de matière de CO2 à t=100s

[SoS(17)]

Les 2,9 mmol ne peuvent pas venir du tableau avec les valeurs que j'ai !
Si on passe de n(H+) = 1.10^-2 mol à n'1(H+= 2.10^-2 mol ,alors xmax passe de 5.10^-3 mol à 1.10^-2 mol.
Par contre, je n'ai pas votre courbe; peut-être s'arrête-t-elle pour n(CO2) = 2,9 mmol, c'est-à-dire avant la limite de la réaction ?

[Shinji]

Car on s'arrête a t=100s donc a mon avis on arrive pas jusqu'à là fin de la réaction.

[SoS(17)]

Oui, à la date t=100 s, la réaction n'est pas finie; votre courbe sera encore en phase ascendante à t = 100 s et n(CO2) sera supérieur à 2,9 mmol.