Disciplines L

Vous êtes ici : Accueil

Disciplines L

corrigés

Sciences physiques S2

Chimie

Acide-base

Corrigé 2002 : Dosage de l’acide méthanoique

Cinétique chimique

Corrigé 2014 : Cinétique de la réaction de préparation de butanoate de méthyle

Détails: Catégorie : Cinétique chimique

2.1. Préparation du butanoate de méthyle
2.1.1. Le groupe fonctionnel présent dans le butanoate de méthyle :

acide butanoïque

2.1.2. La famille du réactif B : alcool
2.1.3. Formules semi-développées et noms des réactifs A et B :

Pour A : $CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-COOH$ ; acide butanoïque

Pour B : $HO-CH_{3}$ méthanol

2.1.4. Equation-bilan de la réaction entre A et B :
$CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-COOH+CH_{3}-OH\leftrightarpoons CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-COO+CH_{3}+H_{2}0$
C'est la réaction d'estérification(directe)
Caractéristiques de la réaction : elle est lente, limitée et athermique.

2.1.5. Calcul des quantités de matière minimales de A et B :

$r=_frac{n^{obtenu}_{ester}}{n^{theorique}_{ester}}.100$ or ${n^{theorique}_{ester}}=n^{minimal}_{A}=n^{minimal}_{B}\Longrightarrow r=\frac{n^{obtenu}_{ester}}{n^{minimal}_{A}}.100\Longrightarrow n^{minimal}_{A}=\frac{n^{obtenu}_{ester}}{r}.100\textrm{A.N : }n^{minimal}_{A}=\frac{1}{67}.100=1,49\textrm{mol}n^{minimal}_{A}=n^{minimal}_{B}=1,49\textrm{mol}$

2.2. Etude cinétique de la réaction :

2.2.1. Si $n_{A}= 0,42 \times 1 = 0,42 mol$ ; l’abscisse obtenue à partir du graphe vaut : {/tex} t_{1}\simeq 60 min{/tex} .

2.2.2. Déduction de la quantité de matière de D formée :

$n^{form\acute{e}}_{D}=n^{r\acute{e}agi}_{A}\textrm{or}n^{r\acute{e}agi}_{A}=n_{0A}-n^{restant}_{A}\Longrightarrow n^{form\acute{e}}_{D}=n_{0A}-n^{restant}_{A}\textrm{A.N : }n^{form\acute{e}}_{D}=1-0,42=0,58\texrm{ mol} n_{D^{form\acute{e}}}}=0,58mol$

2.2.3. Calcul de la vitesse moyenne entre t = 0 et $t = t_{1}= 60$ min :

$V_{m}=\frac{n_{A}(t_{0})-(t_{1})}{t_{1}-t_{0}}$ AN : $V_{m}\approx\frax{1-0,42}{60}=9,67.10^{-3}mol.min^{-1}$

2.2.4. Vitesse instantanée à t = 45 min :
La vitesse instantanée est donnée par la relation:\frac{dn_{A}}{dt} ; graphiquement elle correspond à la valeur absolue du coefficient directeur de la tangente à la courbe au point d’abscisse t = 45 min (voir
courbe ) :
On trouve : $V(t = 45 min)\simeq 5,11.10-3mol.min-1$

2.2.5. Détermination sans calcul de la vitesse moyenne entre $t_{2}= 165 min$ et $t_{3}= 180 min$ :
A partir de la date $t\simeq 150$ min, il n y a plus variation de la quantité de matière de A : la vitesse moyenne est nulle ; la réaction est terminée.

Corrigé 2015 :

Détails: Catégorie : Cinétique chimique

2.1 Montrons qu’il s’agit d’une réaction d’oxydoréduction et précisons les couples redox mis en jeu:

Les couples redox $Fe^{2+}/Fe$ et $F_{3}C^{+}/H_2$

Les demi-équations électroniques $Fe^{2+}+2_{e}^{-}\rightleftarrow Fe$ et $2H_{3}C^{+}+2_{e}^{-}\rightleftarpoon H_{2}+2H_{2}O$

$\left\{\begin{array}{c}Fe\rightarrow Fe^{2+}+2_{e}^{-}\\\\ 2H_{3}C^{+}+2_{e}^{-}\rightarrow H_{2}+2H_{2}O\end{array}\right.$ $\Longrightarrow Fe+2H_{3}C^{+}\rightarrow Fe^{2+}+H_{2}+2H_{2}O.$ .

Il y a un transfert d'électrons donc c'est une réaction d'oxydoréduction.

2.2 Montrons que $[H3O+] = 0,1(1-\frac{V}{60})$

$n^{restant}_{H_3C^+}=n^{initial}_{H_{3}C^{+}}-n^{reagi}_{H_{3}C^{+}}$ or $n^{initial}_{H_3C^+} =C_{a}\ast V_{s}$ et

$n^{reagi}_{H_3C^+}=2n_{H2}=\frac{2V}{V_o}\Longrightarrow n^{restant}_{H_3C^+}=C_{a}\ast V_{s}-\frac{2V}{V_o}$

$[H_{3}C^{+}]=\frac{n^{restant}_{H_3C^+}}{V_{s}}=C_{a}\ast\frac{V_{s}}{V_{s}}-\frac{V_{0}}{V_{s}}=c_{a}-\frac{2V}{V_{o}\ast V_{s}}=0,1-\frac{2\ast V}{24\ast 50}=0,1-\frac{2\ast V}{1200}$

$[H_{3}C^{+}]=0,1\ast\big(1-\frac{20\ast V}{1200}\big)=0,1\ast \big(1-\frac{V}{60}\big)$

2.3.1 Recopions et complétons le tableau :

2.3.2 Définition : la vitesse instantanée volumique de disparition des ions $H_{3}O^{+}$ à une date t est
l'opposée de la dérivée par rapport au temps de la concentration en ions $H_{3}O^{+}$ .

2.3.3 Détermination des vitesses

On détermine les coefficients directeurs des tangentes à la courbe aux dates considérées :

à $t_0=min$ $V(t_0)\approx 18410^{-3}mol^{-1}min^{-1}$

à $t_1=25minV(t_1)\approx 66610^{-5}mol^{-1}min^{-1}$

2.3.4 La vitesse de disparition diminue car la concentration des ions $H_{3}O^{+}$ diminue.

2.3.5 Les quantités de matière des ions $Fe^{2+}$ et $H_{3}O^{+}$ aux dates $t_1$ et $t_2$ :

$n^{t}_{Fe^{2+}}=\frac{n^{initial}_{H_{3}C^{+}}-n^{restant}_{H_{3}C^{+}}}{2}=\frac{C_{a}\ast V_{s}-n^{restant}_{H_{3}C^{+}}}{2}=\frac{0,1\ast 0,05-n^{restant}_{H_{3}C^{+}}}{2}\Longrightarrow$

$\left\{\begin{array}{lll} n^{t_{1}}_{Fe^{2+}}&=&62510^{-4}mol\\\\ n^{t_{2}}_{Fe^{2+}}&=&13010^{-3}mol\end{array}\right.$

Les résultats obtenus sont en accord avec la réponse de la question 2.3.4 car la vitesse diminue avec la concentration en ions $H_{3}O^{+}$ .

Corrigé 2013 : Décomposition eau oxygénée

Détails: Catégorie : Cinétique chimique

2.1. Les ions fer (III) jouent le rôle de catalyseur : ils accélèrent la réaction.

2.2. Retrouvons l’équation-bilan à partir des demi-équations redox :

$MnO_{4}^{-}+8H^{+}+5e^{-}{\rightleftharpoons Mn^{2+}+4H_{2}O$ $O_{2}H^{+}+2e^{-}\rightleftharpoons H_{2}O_{2}$

$\left\{ \begin{array}{l} 2(MnO_4^{-}+8H^{+}+5e^{-}\rightarrow Mn^{2+}+4H_{2}O\\ 5(H_{2}O_{2}\rightarrow O_{2}+2H^{+}+2e^{-}) \end{array} \right.$

$2MnO_4^{-}+5H_{2}O_{2}+6H^{+}\longrightarrow 2Mn^{2+}+5O_{2}+8H_{2}O\Longrightarrow 2MnO_4^{-}+5H_{2}O_{2}+6H_{3}O^{+}\longrightarrow 2Mn^{2+}+5O_{2}+14H_{2}O$

2.3.

2.3.1. Montrons que $[H_{2}O_{2}]=\frac{5CV}{2V_{0}}$

Equivalence : $\frac{n_{MnO_{4}^{-}}}{2}=\frac{n_{H_{2}O_{2}}}{5}\Longrightarrow n_{H_{2}O_{2}}=\frac{5}{2}.n_{MnO_{4}^{-}}\Longrightarrow \frac{n_{H_{2}O_{2}}}{V_{0}}=\frac{5}{2}.\frac{n_{MnO_{4}^{-}}}{V_{o}}\Longrightarrow \frac{n_{H_{2}O_{2}}}{V_{0}}=\frac{5}{2}.\frac{CV}{V_{O}}\Longrightarrow[H_{2}O_{2}]=\frac{5CV}{2V_{0}}$

2.3.2. Compléter le tableau et tracer de la courbe $[H_{2}O_{2}]=f(t)$

2.4.

2.4.1. Détermination graphique des vitesses :
La vitesse de disparition de l’eau oxygénée à un instant donné correspond au coefficient directeur de la tangente à la courbe $[H_{2}O_{2}]=f(t)$ à cet instant. Graphiquement on obtient :

$V(t_{o})=8,74010^{-5}mol.L^{-1}s^{-1} V(t_{2})=1,95.10^{-5}mol.L^{-1}s^{-1}$

La vitesse diminue car la concentration du réactif diminue au cours du temps.

2.4.2. Allure de la courbe en l’absence d’ions fer(II) : la vitesse est plus faible (voir courbe).

c2017 :

Détails: Catégorie : Cinétique chimique

1.1.

1.1.1. Groupe fonctionnel de la propanone : Famille des cétones.

1.1.2. Les demi-équations des couples oxydant-réducteurs :

$C_3H_6O+2H^++2e^-\leftrightarrows C_3H_8O\quad ; \quad Cr_2O^{2-}_7+14H^++6e^-\leftrightarrows 2Cr^{3+}+7H_2O$

Et l’équation bilan de la réaction :

$\left\{\begin{array}{lll}3\times [C_3H_ 8O&\rightarrow C_3H_6O +2H^+&+2e^-]\\\\Cr_2O_7^{2-} +14H+& +6e^- \rightarrow 2Cr^{3+}&+7H_2O\end{array}\right\}\Rightarrow 3C_3H_8O+Cr_2O^{2-}_7+8H^+\rightarrow 3C_3H_6O+2Cr^{3+}+7H_2O$

1.2.

1.2.1. Les quantités de matières initiales :

$\begin{array}{llllll}En\; ions\; Cr_2O_7^{2-}\; :& n_{01}&=&\frac{C_1V_1}{10.M.}&=&1,31.10^{-3}mol.\\\\En \;propan\,-2-ol\; :&n_{02}&=&\frac{p.V_2}{10.M.}&=&1,31.10^{-3}mol.\end{array}$

Le réactif limitant : on a $\frac{n_{01}}{1}=1,00.10^{-3}mol$ et $\frac{n_{02}}{3}=\frac{1,31.10^{-3}}{3}=0,44.10^{-3}mol \Rightarrow \frac{n_{02}}{3}<\frac{n_{01}}{1}\Rightarrow$ Le propan-2-ol est le réactif limitant.

1.2.2. Quantité de matière n de propanone formée :

$\frac{n}{3}=\frac{n_{Cr_2O_7^{2-}}(réagi)}{1}$ or $n_{Cr_2O_7^{2-}}(réagi)=n_{01}-n_r\Rightarrow n=3(n_{01}-n_r)\Rightarrow n=3(1.10^{-3}-n_r),$

relation où $n_r$ et n sont exprimés en mol

On en déduit : $n=3(1-n_r)$ avec n et $n_r$ en mmol.

1.2.3.

1.2.4. Courbe n = f(t)

1.2.5. Vitesses de formation :

$V(t_1=3min)\approx 7,57.10^{-2} mmol.min^{-1}\quad ;\quad V(t_2=15min)\approx 1,01.10^{-2} mmol.min^{-1}$ .

La vitesse de formation diminue au cours du temps car la quantité de matière des réactifs diminue.

Corrigé 1998 : Estérification de l’éthanol par l’acide méthanoique

Détails: Catégorie : Cinétique chimique

Vous êtes ici : cinétique chimique >Corrigé 1998 : Estérification de l’éthanol par l’acide méthanoique

1.1- Equation-bilan de la réaction

La réaction entre un acide carboxylique et un alcool produit un ester par élimination d'une molécule d'eau.

$R-COOH+R^{\prime }-OH\rightleftarrows R-COO-R^{\prime }+H_{2}O$

où $R-$ et $R^{\prime }-$ sont des groupements alkyles de formules respectives

$C_{n}H_{2n+1}-$ et $C_{n^{\prime }}H_{2n^{\prime }+1}-$

1.2- Caractères de la réaction

La réaction (estérification directe) est lente, réversible et limitée.

1.3.a- Détermination de la vitesse instantanée de formation de l'ester à la date t = 200s

Pour déterminer la vitesse instantanée de formation de l'ester à la date t = 200s, on trace la tangente à la courbe [ester] = f(t) à la date t considérée puis on calcule le coefficient directeur de cette tangente. On trouve :

• Pour le mélange A : $V_{1}(ester)_{t-200s}=3.10^{-4}mol.L^{-1}.s^{-1}$

• Pour le mélange B : $V_{2}(ester)_{t-200s}=4.10^{-4}mol.L^{-1}.s^{-1}$

1.3.b- Rôle de l'acide sulfurique

$V_{2}(ester)_{t-200s}>V_{1}(ester)_{t-200s}$ : l'acide sulfurique augmente la vitesse de formation de l'ester. L'acide sulfurique joue le rôle de catalyseur.

1.3.c- Valeurs des concentrations des différentes espèces organiques à t=300s

$R-COOH + R'-OH \leftrightarrows R-COO-R' + H_{2}O$

A l'instant t = 0 $C_{0}= C(R-COOH)$ et $C_{0} = C(R'-OH)$

A l'instant t $C_{0} - x = C(R-COOH)$ ; $C_{0} - x = C(R'-OH)$ et

$x = C(R-COO-R')$

avec $C_{0}$ concentration initiale de l'acide et de l'alcool dans le mélange.

$(C_{0}=\frac{CV}{2V}=\frac{0,6}{2}=0,30mol.L^{-1})$ et $x=[ester]$ ;

$[ester]$ est fournie à la date t par les courbes

$(1)et(2)$ $;$ $[HCOOH]=[C_{2}H_{5}OH]=C_{0}-[ester]$ .

• mélange A :

$[ester]=0,1mol.L^{-1};[HCOOH]=[C_{2}H_{5}OH]=0,20mol.L^{-1}$ ;

• mélange B :

$[ester]=0,15mol.L^{-1};[HCOOH]=[C_{2}H_{5}OH]=0,15mol.L^{-1}$ ;

1.3.d- Limite d'estérification des deux essais

La composition initiale des deux essais étant la même, ceux-ci vont tendre vers la même limite. Par contre, cette limite sera plus rapidement atteinte pour le mélange B dont la concentration en catalyseur est plus élevée.

Plus d'articles...

EXAMEN.SN V2.0 © RESAFAD SENEGAL Creative Commons License - Avenue Bourguiba x rue 14 Castors, Dakar (Sénégal) - Tél/Fax : +221 33864 62 33