Réaction de Cannizzaro

[Laura, S]

Bonjour,

J'ai une préparation de TP à faire et je suis bloquée sur une question. Voici le protocole :

Dans un ballon rôdé de 100mL, peser 0,2 moles de KOH. Rajouter un barreau aimanté ovale puis 20mL d'eau et agiter pour dissoudre la potasse. Ajouter 10mL de benzaldéhyde (densité de 1,04), surmonter le ballon du réfrigérant. Chauffer à reflux en continuant d'agiter énergiquement. Laisser à reflux pendant 40 minutes.

On nous a tout d'abord demandé de poser l'équation de la réaction. Je me suis servie des réactions redox du benzaldéhyde avec l'alcool benzénique et avec le benzoate et j'ai obtenu, en faisant la somme de ces réactions : 2ArCHO + KOH + H20 (que j'ai ajouté après avoir fait la somme) = ArCH2OH + ArCO2- (avec Ar=C6H5).

Ensuite, on devait calculer les quantités de matières initiales de ces produits. J'ai calculé celles de ArCHO et de H20 en utilisant la formule : m = p * V, avec p en g.cm^3 et V en mL (j'ai remarqué que si je convertissait V en L et p en g.dm^3, j'obtenais le même résultat). Puis j'ai utilisé n = m / M. Puis, j'ai calculé celle de KOH avec n = m / M.
Résultats: 100mmol de benzhaldéhyde, 200mmol de KOH (j'ai cependant un doute, je travaille généralement avec une plus petite quantité de catalyseur) et 1111mmol de H20.

La question suivante était d'identifier le réactif limitant à l'aide d'un tableau d'avancement. Le réactif limitant est le benzhaldéhyde (ce qui me semble être logique sachant que c'est, selon moi, le seul réactif).
J'obtiens alors nf(ArCHO)=0, nf(KOH) = 150mmol et nf(ArCH2OH) = nf(ArCO2-) = 50mmol.

Puis, nous devions calculer la masse théorique attendue pour chacun des produits. En me servant de nf et de la masse molaire de chaque produit (M = 122,12 g/mol pour ArCO2- et M = 108,14 g/mol pour ArCH2OH. J'obtiens : mth (ArCO2-) = 6,1 g et mth (ArCH2OH) = 5,4 g.

Je bloque pour la question suivante. "Après extraction, vous allez utiliser du HCl 6M pour acidifier la phase aqueuse. Calculer le volume nécessaire à la neutralisation de cette solution.

J'ai essayé deux méthodes, et j'obtiens des résultats abbérants dans les deux cas.

Pour les deux méthodes, je suis partie du principe qu'il faudrait autant de moles de HCl que de KOH pour neutraliser la solution, j'ai donc posé n(HCl)=nf(KOH)=150mmol.

Méthode 1 :

V(HCl)= n/C(HCl) = 0,15/6 = 0,025L = 25 mL
Ce résultat me semble faible.

Méthode 2 :

c1 * v1 = c2 * v2

Pour HCl (2) : c2 = 6 mol/L et on cherche V2.

Pour le KOH (1) : V(KOH) = m(KOH) / d(KOH) = 11,22 / 2,04 = 0,6 mL. Je ne sais pas si je peux me servir de la densité avec un solide.
c1 = n(KOH) / V(KOH) = 0,15 / (0,6 * 10^(-3)) = 250 mol/L. J'ai déjà un gros problème car je ne vois pas comment ma solution pourrait être concentrée à 250 mol / L. Faut-il utiliser le volume total qui est de 20 (mL) + 10 (mL) + 0,06 (mL) = 30,6 mL ?

Merci par avance.

[SoS(3)]

Bonjour Laura,

Quelques remarques , pourquoi calculez-vous la quantité de potasse qui est donnée ?
La réaction est fausse ; l'eau n'est pas un réactif ici mais un solvant.
La potasse est bien un réactif.
On ne trouve ps exactement 100 mmol pour le benzaldéhyde : faites un calcul exact.

J attends vos corrections.

[Laura, S]

Bonjour,

Tout d'abord, je vous remercie de votre réponse.

J'ai calculé la quantité de potasse au début car c'est une question qui nous a été posée.
J'ai noté l'eau comme étant un solvant, cependant, je pensais qu'il fallait l'ajouter à la réaction puis l'indiquer comme étant en excès. J'ai donc : 2ArCHO + KOH = ArCH2OH + ArCO2-.
En effet, j'obtiens ni(ArCHO) = 0,098 mmol.

[Laura, S]

Veuillez m'excuser, je voulais dire : ni(ArCHO) = 0,098 mol = 98,0 mmol

[SoS(3)]

D'accord pour la quantité de benzaldéhyde ;

attention l'équation que vous proposez n'est pas équilibrée . j'attends votre correction.

[Laura, S]

En effet, j'ai oublié le potassium

2ArCHO + KOH = ArCH2OH + ArCo2- + K+

Et comme les ions potassiums sont spectateurs, on peut écrire :

2ArCHO + OH - = ArCH2OH + ArCO2- ?

[SoS(3)]

en effet c'et excellent.

[Laura, S]

Merci de votre aide.
J'ai donc avec cette nouvelle ni(HO-) plus précise calculée. Avec le tableau d'avancement(en mmol), j'obtiens donc:

t ArCHO + OH- = ArCH2OH + ArCO2-
t0 98 200 0 0
tmax 98-2xmax 200-xmax xmax xmax
=0 =151 =49 =49

Calcul des masses théoriques:

ArCOO- : mth= nth * M = 49 * 10^(-3) * 122,12 = 5,98g
ArCH2OH : mth = nth * M = 49 * 10^(-3) * 108,14 = 5,30g

Calculer le volume nécessaire à la neutralisation de cette solution.

Je suis bloquée. Je sais seulement que n(HCl)=nf(OH-) car si on veut neutraliser cette solution, c'est à dire acidifier la phase aqueuse, il nous faut autant de moles. Mais je ne comprends pas ce qu'il faut faire.

[SoS(3)]

Alors vous avez deux masses à calculer. le deuxième produit est solide aussi donc ce n'est pas ArCO2- mais ArCO2K ; vous devez donc recalculer la masse de ce produit.

Votre raisonnement était bon , il vous faut neutraliser HO- restant donc combien de mol de HCl sont necessaires ?

le reste est très bien.

[Laura, S]

Je vous remercie. Je pense avoir compris, j'ai donc:

ArCOOK : mth= nth * M = 49 * 10^(-3) * 122,12 = 5,98g

J'ai donc n(HCl) = nf(HO-) = 151 mmol
Sachant que C = [HCl] = 6 mol.L-1, on obtient : V = n(HCl) / C = (151 * 10^(-3)) / 6 = 0,0252 L = 25,2 mL
Est-ce correct?

[SoS(3)]

Tout à fait correct pour le volume d'acide; par contre , vous n'avez pas modifié la masse molaire pour calculer la masse du solide.

[Laura, S]

M(ArCOOK) = 160,212 g/mol
mth = nth * M(ArCOOK) = 49 * 10^(-3) * 160,212 = 7,85g.

Je tiens à vous remercier, non seulement de m'avoir répondu aussi rapidement, mais également d'avoir pris le temps de me diriger et de vérifier mes réponses.

Laura.

[SoS(3)]

C'est très bien ;

nous sommes là pour cela ; n'hésitez pas à revenir sur le forum.