T.P. n°5 : Détermination par conductimétrie du quotient de réaction à l’équilibre Qr, éq et du taux d’avancement final t d’un système dans l’état d’équilibre

 

 

 

Objectif :  - Mesurer la conductance de solution d’ammoniac de différentes concentrations en soluté apporté ;

- En déduire par conductimétrie le quotient de réaction dans l’état d’équilibre Qr,éq et le taux d’avancement final t , déterminer les facteurs dont dépendent ces grandeurs.

 

 

I ] Etude préalable

 

On dispose de v litres d’une solution aqueuse d’ammoniac NH3 (couple NH4+ / NH3) de concentration apportée c, la réaction de cette base sur l’eau n’est pas totale.

1)       Ecrire l’équation de la réaction entre l’ammoniac et l’eau ; dresser un tableau d’avancement des espèces chimiques au cours de cette transformation chimique. On appellera x  l’avancement de la réaction et xf l’avancement final (c.à.d à l’équilibre).

2)      Ajouter une ligne au tableau en considérant la réaction comme totale. Dans cette hypothèse, exprimer l’avancement maximal xmax en fonction de c et de v.

3)      Exprimer le taux d’avancement final t en fonction de la concentration finale [OH-]éq et de c.

4)      Exprimer le quotient de réaction à l’équilibre Qr,éq à l’équilibre, en fonction de [OH-]éq et de c.

 

                                                                 

II ] Comment déterminer Qr, éq et t par conductimétrie ?

 

1)       Exprimer la conductivité sS de la solution, en fonction des conductivités molaires ioniques lNH4+ et l OH-des ions présents et de [OH-]éq ;            lNH4+ = 7,34 mS.m2mol-1 et l OH- = 19,9 mS.m2.mol-1.

2)      Exprimer alors [OH-]éq en fonction de sS, de lNH4+ et de l OH-. Préciser les unités de chaque grandeur.

 

 

 

III ] Montages

 

®        La sonde conductimétrique est immergée dans la solution étudiée.

 

®        La mesure est effectuée sous agitation.

 

®        On détermine ainsi GS / sS, en prenant Kcell = …. m-1.
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


IV ] Mesures

 

1)       On dispose sur la paillasse de matériel de verrerie et d’une solution S0 d’ammoniac de concentration c0 = 1,0.10-2mol.L-1. Proposer un mode opératoire pour préparer :

-          à partir de S0, 100 mL d’une solution S1 de concentration c1 = 5,0.10-3mol.L-1 ;

-          à partir de S1, 100 mL d’une solution S2 de concentration c2 = 1,0.10-3mol.L-1 ;  

-          à partir de S2, 100 mL d’une solution S3 de concentration c3 = 5,0.10-4mol.L-1.

 

®      Rédiger et schématiser les étapes du protocole.

 

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2)      Plonger la cellule dans les différentes solutions figurant dans le tableau, mesurer GS / sS (entre chaque mesure, rincer la cellule à l’eau distillée, la sécher avec du papier).

 

Solution

Eau distillée

S0

S1

S2

S3

 

G

[mS]

 

 

 

 

 

 

stotale = Kcell x G [mS.cm-1]

 

 

 

 

 

 

sS = stotale - seau

[S.m-1]

 

0

 

 

 

 

 

[OH-]eq [mol.m-3]

 

 

/

 

 

 

 

 

[OH-]eq [mol.L-1]

 

 

/

 

 

 

 

®      Compléter le tableau ci-dessus.

 

3)      Calculer ensuite le quotient de réaction dans l’état d’équilibre Qr,éq et le taux d’avancement final t pour chaque solution en utilisant les formules établies au II].

 

Solution

S0

S1

S2

S3

 

t (%)

 

 

 

 

 

 

Qr,éq

 

 

 

 

 

®      Compléter le tableau ci-dessus.

 

4)      Discussion :

a)      De quels paramètres dépend t ?

b)      Qr,éq dépend-il des mêmes paramètres ?

c)      De quoi dépend l’état final d’une transformation chimique ?