Vitesse de réactionExercice 26 p55

1. Donner le nom de l ’alcool obtenu

CH3 - C - OH

CH3

CH31

2

3

Chaine de 3 carbones

propan-

Groupement méthyl sur le deuxième carbone

2-méthyl

Groupement hydroxyle sur le deuxième carbone tétraèdrique

2-ol

2.a exprimer la relation donnant l ’intensité du courant dans la solution

L ’équation chimique de la transformation est :

3 ( ) 2 ( ) 3 ( ) 3 ( ) ( )3 32 aq aqCH C C H O CH C COH H O C

Les ions présents en solution sont donc :

•L ’ion oxonium H3O+

•l ’ion chlorure Cl-

La conductivité du mélange est par conséquent :0 0

33 ( )( )

. .H O C aqaq

H O C

Donc :

0 03

3 ( )( ). .

H O C aqaq

S SI GU U H O C U

2.b Montrer qu ’à chaque instant on a :[H3O+]=[Cl-]

E I x = 0 n i 0 0 0 x n i - x x x xE F x = x m a x n i – x m a x

s o l v a n t

x m a x x m a x x m a x

3 ( ) 2 ( ) 3 ( ) 3 ( ) ( )3 32 a q a qC H C C H O C H C C O H H O C

D ’après le tableau d ’avancement à chaque instant :

3H O Cn n x

Soit : V V V

3x

H O CV

2.c En déduire que l ’intensité I est proportionnelle à la concentration en ions oxonium

0 03

3 ( )( ). .

H O C aqaq

SI H O C U

Et : 3H O C

Donc :0 0

3 33 ( )( )

. .H O C aqaq

SI H O H O U

0 03

3 ( )( ).

H O C aqaq

SI U H O

termes constants = k

3.I k H O

2.d déterminer la valeur de la constante k et sa dimension

0 0

3 ( )( )H O C aqaq

Sk U

4

4 42

1.10349,8.10 76,3.10 .4

10k

31,7.10k USI

2.d déterminer la valeur de la constante k et sa dimension

3.I k H O Donc :

3

Ik

H O

Or ces deux grandeurs ont pour dimensions :

I : intensité [A]

[H3O+] : concentration en [mol].[M]-3

Donc :

1 3

3.

.

Ak A mol M

mol M

L ’unité de k est donc A.m3 .mol-1

3. Préciser le matériel pour :

- prélever 10mL de la solution :

10 mL

Pipette jaugée de 10ml

-200 mL d ’eau à ajouter :

Fiole jaugée de 200ml

4.a Calculer la concentration en ions oxonium à chaque instant

3 3 1 11,7.10 . . 1,7 . .k Am mol A L mol

On complète alors le tableau sachant que :

3 1,7

I IH O

k

4.a Calculer la concentration en ions oxonium à chaque instant

t I Cmin mA mol/L0 4,76 2,80,5 8,84 5,21 11,9 71,5 13,6 82 15,6 9,1762,5 17,7 10,413 19,4 11,413,5 20,4 124 21,8 12,825 23,5 13,826 24,8 14,597 25,5 158 25,5 159 25,5 1510 25,5 15

4.b tracer le graphique c. le chronomètre a t-il été déclenché à l ’instant initial

A t= 0min, [H3O+]= 2,8.10-3 mol.L-1 ( ce qui correspond à un pH de 2,55 ). Ces ions ne proviennent donc pas de l ’eau ( pH= 7 ) Ils ont donc été formés par cette transformation qui avait déjà commencée.

5.a Quelle est la quantité d ’ions oxonium à l ’EF si la transformation est totale ?

On dissout 5,55g de 2-chloro-2-méthylpropane dans 200mL d ’acétone soit :

25,55 5,556.10

4 9 4 12 9 1 35,5dissoutC H C

mn mol

M M M M

2

1 133 0

6.103.10 .

200.10dissout

acétone

nCH CC mol L

V

On prélève alors 10mL de cette solution soit :

1 3 33 0

. 3.10 .10.10 3.10prélevé prélevén CH CC V mol

On y ajoute 200mL d ’eau donc :

3

2 133

3.101,4.10 .

210.10prélevé

itotal

nCH CC mol L

V

5.a Quelle est la quantité d ’ions oxonium à l ’EF si la transformation est totale ?

Or ,d ’après le tableau d ’avancement :

E I x = 0 n i 0 0 0 x n i - x x x xE F x = x m a x n i – x m a x

s o l v a n t

x m a x x m a x x m a x

3 ( ) 2 ( ) 3 ( ) 3 ( ) ( )3 32 a q a qC H C C H O C H C C O H H O C

Si la transformation est totale , le réactif limitant est entièrement consommé à l ’EF soit :

nfinal= ni - xmax = 0

xmax= ni= 3.10-3 mol

Et : 3max

33.10

H Ofinaln x mol

5.a Quelle est la concentration en ions oxonium à l ’EF dans ce cas ?

3

33.10

H Ofinaln mol

33 2 1

3 3

3.101,4.10 .

210.10

H Ofinal

finaltotal

n

H O mol LV

5.c l ’hypothèse ( réaction totale ) est-elle vérifiée ?

Graphiquement à l ’EF on trouve :

2 13 1,5.10 .

tH O mol L

Aux erreurs expérimentales près , l ’hypothèse est donc vérifiée

6.a Exprimer la vitesse de réaction

Par définition : 1 ( )

solution

dx tV

v dt

Or à chaque instant :

E I x = 0 n i 0 0 0 x n i - x x x xE F x = x m a x n i – x m a x

s o l v a n t

x m a x x m a x x m a x

3 ( ) 2 ( ) 3 ( ) 3 ( ) ( )3 32 a q a qC H C C H O C H C C O H H O C

3

331

H O

solutionH O

solution

nd

dn v d H OV

v dt dt dt

Donc 3

( )H On x t

6.a Déterminer la vitesse à l ’instant t =2min

3d H OV

dt

= coefficient directeur de la tangente à la courbe [H3O+]=f(t) à l ’instant t= 2min

On mesure : V= 2,25.10-3 mol.L-1.min-1