Chapitre 2 : suivi temporel d'une réaction chimique

Suivi conductimétrique d'une transformation chimique (Ministère)

corrigé

Le  but  de  cet  exercice  est  d'étudier  la  cinétique  de  l'hydrolyse  basique  d'un  ester  E  par  suivi conductimétrique.  À  cette  fin,  on  mélange  rapidement  dans  un  bêcher  une  quantité  n1 = 1,0 x 10-2 mol d'hydroxyde de sodium et une quantité n2 d'ester E en excès à 25°C. On note VT le volume total du mélange.

DONNÉES : Conductivités molaires ioniques de quelques ions à 25°C :

Ion

Na+aq

HO-aq

CH3CO2-aq

Conductivité molaire ionique li en S.m2.mol-1

5,01 x 10-2

1,99

x10-2

4,09 x 10-3

 

Q1

la  formule  semi-développée  de  l'ester  E  considéré  est donnée ci-contre.

 

 

 

 

 

 

 


La réaction associée à la transformation chimique suivie est :

 

C4H8O2(aq) + HO-(aq)  = CH3CO2-(aq)  + C2H5OH(aq)

 

a) Sachant que la réaction d'hydrolyse produit un  alcool, donner le nom des 2 produits obtenus.

 

 La  conductance  de  la  solution  est  mesurée  au  cours  du  temps.  Les  résultats  sont  rassemblés  dans  le tableau ci-dessous :

 

t(s)

0

30

60

90

120

150

G(mS)

46,2

18,6

12,4

12,3

11,5

10,8

 

Au bout d'un temps très long G = 10,7 mS

 

b) Pourquoi la conductance mesurée diminue-t-elle au cours de la transformation chimique ?

 

Q2

Étude de la conductance G du mélange réactionnel. On appelle constante de cellule k le rapport de la conductance G et de la conductivité de la solution  s.  On peut donc écrire la relation : G = k s.

a)  Donner l'expression de la conductance initiale G0 en fonction de k, n1, VT et des conductivités molaires ioniques.

 

b) Trouver sa valeur dans le tableau.

 

c) On note x l'avancement de la réaction à la date t. Donner l'expression de la conductance G à la date t en fonction de x.

 

Q3

a) On  rappelle  que  l'hydrolyse  basique  d'un  ester  peut  être  considérée  comme  une  transformation chimique totale.

En déduire l'expression de la conductance Gf au bout d'un temps très long.

 

b) Donner la valeur de Gf.

 

c) En utilisant les expressions de G0, G et Gf, établies plus haut, montrer que :

 

 


Q4

a) Calculer les valeurs de x aux dates indiquées dans le tableau.

 

b)Tracer la courbe représentant les variations de l'avancement x en fonction du temps.