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suivi cinétique par conductimétrie
Suivi cinétique par conductimétrie
La transformation étudiée :
En présence d'eau, le 2-chloro-2-méthylpropane subit une transformation, qui conduit à la formation d'un alcool. La transformation est totale et relativement lente; elle se prête donc bien à une étude cinétique. L'équation de la réaction qui modélise cette transformation est la suivante :
(CH3)3C-Cl (liq) + 2 H2O (liq) ® (CH3)3C-OH (liq) + H3O+ (aq) + Cl- (aq)
1. Donner le nom de l'alcool obtenu.
Suivi cinétique :
Le suivi cinétique est réalisé par conductimétrie. Le principe consiste à mesurer la conductance du mélange réactionnel à différents instants.
On réalise le montage ci-contre; on précise que le volume du mélange réactionnel et la tension U appliquée entre les électrodes demeurent constants au cours de la manipulation.
- G : générateur (4 V ~) et A: ampèremètre (~) ; K: interrupteur.
- B: bécher avec électrodes planes, parallèles entre elles, de surface immergée S = 1,0 cm2, séparées d'une distance L = 1,0 cm, plongeant dans le milieu réactionnel
2.a. Montrer que l'intensité du courant électrique circulant dans le circuit s'exprime par la relation :
I = (l°H30+.[H3O+] + l°Cl-.[Cl-]).U.S/L
b. Montrer qu'à chaque instant, on a: [H3O+] = [Cl-].
c. En déduire que l'intensité I est proportionnelle à la concentration [H3O+] en ion oxonium de la solution.
d. Calculer la constante de proportionnalité entre I et [H3O+]. En effectuant une analyse dimensionnelle, déterminer l'unité dans laquelle est exprimée cette constante telle qu'elle a été calculée.
Mise en œuvre expérimentale et exploitation des mesures
Une masse m = 5,55 g de 2-chloro-2-méthylpropane a été préalablement dissoute dans 200 mL d'acétone. La transformation étudiée est réalisée à partir d'un prélèvement de 10,0 mL de la solution obtenue, à laquelle on ajoute 200 mL d'eau. On relève alors la valeur I de l'intensité à différents instants. On obtient le tableau de valeurs suivant: (je pouvé pas le mettre dsl!)
3. Préciser le matériel à utiliser pour prélever 10,0 mL de solution et les 200 mL d'eau à ajouter.
4.a. Calculer, à chaque instant de date t, la concentration en ion oxonium, [H3O+] et compléter le tableau.
b. Tracer le graphe représentant les variations de [H3O+] en fonction du temps.
c. Le chronomètre a-t-il été déclenché à l'instant initial de la transformation? justifier.
5.a. Calculer la quantité de matière d'ions oxonium formés à l'état final, en considérant que la quantité de 2-chloro-2-méthyl-propane initialement introduite a été totalement consommée.
b. En déduire la concentration molaire finale en ion oxonium dans le mélange.
c. À partir des mesures obtenues, vérifier l'hypothèse selon laquelle la quantité de 2-chloro-2-méthylpropane initialement introduite a été totalement consommée.
Vitesse de réaction
6.a. Exprimer la vitesse de réaction en fonction de [H3O+]
b. Déterminer la valeur v de cette vitesse à l'instant de date t = 2,0 min.
Données :
Conductivités molaires ioniques: l°H30+(aq) = 349,8.10-4 S.m2.mol-1 l°Cl-(aq) = 76,3.10-4 S.m2.mol-1
Masses molaires atomiques: M(H) = 1,0 g.mol-1 ;M(C) = 12,0 g.mol-1; M(Cl) = 35,5 g.mol-1.
Très simple, à condition de connaître son cours.. SUr QUOI bloques-tu ? 
Je devais aussi faire cet exo y'as pas longtemps...
La correction, pour ceux qui seraient interréssé:
La transformation étudiée :
L'équation de la réaction qui modélise cette transformation est la suivante :
(CH3)3C-Cl (liq) + 2 H2O (liq) --> (CH3)3C-OH (liq) + H3O+ (aq) + Cl- (aq)
1. L'alcool obtenu est le diméthyléthanol
Suivi cinétique :
2.a. L'intensité du courant électrique circulant dans le circuit : I = U/R = G.U.
Or G = (S/L) .s avec s = (l°H30+.[H3O+] + l°Cl-.[Cl-])
D'où I = (l°H30+.[H3O+] + l°Cl-.[Cl-]).U.S/L
b. D'après le tableau d'avancement de la réaction :
(CH3)3C-Cl (liq)
+
2 H2O (liq)
-->
(CH3)3C-OH (liq)
+
H3O+ (aq)
+
Cl- (aq)
Etat initial
n0
n'0
0
0
0
En cours d'av
n0 - x
n'0 - x
x
x
x
En cours d'avancement, à chaque instant, on a: n(H3O+ ) = n(Cl-) = x en divisant par le volume de la solution, on obtient : [H3O+] = [Cl-].
c. I = (l°H30+.[H3O+] + l°Cl-.[Cl-]).U.S/L or [H3O+] = [Cl-] ; donc I = (l°H30+.[H3O+] + l°Cl-.[H3O+] U.S/L
soit encore : I = (l°H30++ l°Cl-) U.(S/L). [H3O+]
A température constante, pour une tension fixée et une cellules donnée (l°H30++ l°Cl-) U.(S/L) = constante
Donc I est proportionnel à [H3O+]
d. (l°H30++ l°Cl-) U.(S/L) = (349,8.10-4 + 76,3.10-4 ) x 4 x 10-4/10-2 = 1,70.10-3 uSI.
Cette constante s'exprime en S.m2.mol-1.V.m2.m-1 donc en S.V.m3.mol-1 ou encore en A.m3.mol-1 ; car des V.S sont des A.
Mise en œuvre expérimentale et exploitation des mesures
3. Les 200 mL d'acétone sont mesurés à la fiole jaugée ; 10,0 mL de solution sont prélevés à la pipette jaugée (matériel de précision), les 200 mL d'eau à ajouter peuvent être mesurés à l'éprouvette graduée.
4.a. et b
t(min)
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
I (mA)
4,76
8,84
11,9
13,6
15,6
17,7
19,4
20,4
21,8
23,5
24,8
25,5
25,5
I (A)
0,00476
0,00884
0,0119
0,0136
0,0156
0,0177
0,0194
0,0204
0,0218
0,0235
0,0248
0,0255
0,0255
[H3O+] (mol/m3)
2,8
5,2
7
8
9,18
10,41
11,41
12
12,82
13,82
14,59
15
15
[H3O+] (mol/l)
0,003
0,005
0,007
0,008
0,009
0,010
0,011
0,012
0,013
0,014
0,015
0,015
0,015
c. Le chronomètre n'a pas été déclenché à l'instant initial de la transformation car à t = 0 [H3O+] est différent de 0
5.a. Une masse m = 5,55 g de 2-chloro-2-méthylpropane a été préalablement dissoute dans V1 = 200 mL d'acétone soit une quantité de n1 = m/M = 5,55 / 92,5 = 0,06 mol. Si la quantité de 2-chloro-2-méthyl-propane initialement introduite a été totalement consommée, la quantité d'ions oxonium formés à l'état final n1 = 0,06 mol.
La concentration finale dans la solution d'acétone est donc : c1 = n1/V1 = 0,06/0,2 = 0,3 mol/L.
b. La quantité finale d'ions oxonium dans le prélèvement de 10 mL suivi par conductimétrie est :
n2 = c1.V2 = 0,3.10,0.10-3 = 3.10-3 mol
Ce qui, compte tenu du volume d'eau ajouté, fait une concentration de c2 = 3.10-3 /0,21 = 1,4.10-2 mol/L
c. Les résultats expérimentaux permettent de constater avec le conductimètre une concentration en H3O+ finale voisine 1,5.10-2 mol/L ce qui, aux incertitudes de mesure près, confirme l'hypothèse selon laquelle la quantité de 2-chloro-2-méthylpropane initialement introduite a été totalement consommée.
Vitesse de réaction
6.a. La vitesse de réaction dx/dt = d[H3O+]/dt
b. La valeur v de cette vitesse à l'instant de date t = 2,0 min est la valeur du coefficient directeur de la tangente à la courbe d'évolution à cet instant :
v = (yA-yB)/(tA-tB) = (1,5.10-2 - 9.10-3)/(5-2) = 0,2. 10-2 mol.L-1.min-1 soit 3,3. 10-5 mol.L-1.s-1
Y'as pas de quoi!
je vous remercie pour cette éclaircisement j'avais le même devoir pour ses vacances.
Mais j'ai pas bien compris la premiere réponse,comment sa se fai qu'il s'agit du diméthyléthanol? moi j'ai trouver par une erreure surement qu'il s'agit du butanol car il ya 4 chaines carbonnées donc BUT- et au bout de la squellette on a OH donc sa fini par -OL. Certe j'ai erreur mais je voudrai comprendre votre méthode a vous car c'est la bonne.
Aussi sur les [H3O+] moi j'ai utilisé je crois, une autre méthode mais le problème c'est qu'on a des résultats différant :
j'ai utiliser la formule de l'intensité, c'est à dire :
- I(H3O)=(t°(H3O)*[H3O]*U*S)/L d'ou [H3O+]=(I(H3O)*L)/(t°(H3O)*U*S)
merci pour vos réponse
cordialement kader
ps:veyez m'excuser pour mes grosses fotes d'orthographe et de grammaire seci reste jusqu'à lors, mes problèmes majeures. encadrement tres culturelle et religieuses donc voila . ++
comme tu vien de le démontré que la concentration est proportionnelle a lintencité, tu fairs grace au méthode de superposition c-t-d: I=Ck (k=constente en A.m^-3.mol^-1) ainsi C=I/k siisi de rien
je ne comprend pas pourquoi dans le calcul du coefficient on met 10-4 et pas 10-2
et je ne comprend pas coment on trouve le résultat du a. b. de la deuxième partie ( mise en oeuvre...)
s'il vous plait quelqu'un peut m'aider
Bonjour, j'ai également cet exercice à faire, je comprends toute la partie II, mais je n'arrive pas à comprendre comment faire pour trouver le nom de l'alcool, qui doit être pourtant la question la plus facile =S Merci d'avance.
Pour le nom
chaîne carbonée la plus longue 3C donc propane
un OH sur le carbone 2 (terminaison en ol)
un groupe méthyle (CH3) sur le carbone 2
donc
2,méthylpropan-2-ol
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