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Cinétique chimique

Posté par
beugg
11-01-17 à 19:56

Bonjour
J'aurais besoin d'aide pour cet exercice à rendre vendredi
L'énoncé :

Potentiels normaux des couples redox : E0(Zn2+/ Zn)= -0,76V et E0(H3O+/H2)=0,00 V
Volume molaire dans les conditions de l'expérience : V0= 24 L/mol
Masses molaires en g/mol : Cl:35,5;H:1 ; O: 16 ; Zn: 65,4
On étudie la cinétique de la réaction naturelle entre 2 couples. A t= 0,on introduit une masse m= 1g de zinc en poudre dans un ballon contenant V= 40 mL d'une solution d'acide chlorhydrique de concentration Ca= 0,5 mol /L .On recueille le gaz dihydrogène formé au cours du temps et on mesure concentration Ca = 0,5 mol /L .
On recueille le gaz dihydrogène formé son volume V(H2) . A chaque instant ,on designe par x le nombre de mol d'acide disparu et par CR sa concentration molaire résiduelle .
1. Écrire l'équation bilan de la réaction .
2. a) Tenant compte des données numériques de l'énoncé et de l'équation précédemment écrite ,établir les relations: x=\frac{V(H2)}{12}  et CR= 0,5-25x.
(x est en mol , V(H2) en L et CR en mol /L )
b) Compléter le tableau de mesures ci-dessous et tracer la courbe CR= f(t).
3. a) Déterminer la vitesse moyenne de disparition de H3O+ entre t1= 200mn et t2= 500mn .
b) Déterminer graphiquement la vitesse instantanée de disparition des ions hydronium V(H3O+) à la date t1= 200 min .
4. a) Déterminer la concentration C1 de la solution en ion Zn2+ à t= 300min.
b) Déterminer la concentration C2 de la solution en ion Zn2+ en fin de réaction et calculer la masse mr de zinc restant .
5. Établir une relation entre les vitesses instantanées de disparition de H3O+ et de formation de Zn2+ et en déduire la vitesse instantanée de formation de Zn2+ à t1= 200min .

Posté par
beugg
re : Cinétique chimique 11-01-17 à 19:58

Merci de m'aider à résoudre cet exercice.
Voici le tableau

Cinétique chimique

Posté par
picard
re : Cinétique chimique 12-01-17 à 09:01

Bonjour beugg.

Où en es-tu ?

Commence par écrire chacune des demi-équations electroniques associées aux couples rédox concernés.
Déduis ensuite l'équation de la réaction entre le zinc et les ions hydronium et dresse alors le tableau d'avancement.

À toi.

Posté par
beugg
re : Cinétique chimique 01-02-17 à 10:43

Bonjour picard

On avait raté ce devoir de maison à cause de manque de temps et d'autres raisons...

Mais ensuite on a reçu une correction un peu partielle.

L'équation : 2H3O++ Zn ---> H2+2H2O + Zn2+

2. b) on a complété le tableau ainsi :

x(mol)04,8810,41213,514,815,616,8
CR(mol/L)0,50,380,30,240,20,160,130,110,08


Merci

Posté par
beugg
re : Cinétique chimique 01-02-17 à 10:55

Le tableau ne colle pas bien il laisse en toute la 2 ; la 3èmecolonne et les deux dernières colonnes
Voici :
x(en mol): 0; 4,8 et 15,6; 16,8

CR(mol/L): 0,5 ; 0,38  et 0,11; 0,08

Posté par
beugg
re : Cinétique chimique 01-02-17 à 12:07

Pour moi , x c'est plutôt en milimol ?

Posté par
picard
re : Cinétique chimique 01-02-17 à 14:16

Jusque là, c'est bon, avec effectivement x en mmol.

Qu'est-ce qui t'arrête ensuite ?

Trace la courbe CR = f(t) et revois, si nécessaire, les définitions relatives aux vitesses de disparition d'un réactif (moyenne et instantanée).

Posté par
beugg
re : Cinétique chimique 01-02-17 à 16:02

Oui je dois tracer CR= f(t)

Mais concernant l'échelle ,est-il cohérent d'écrire par exemple :

1cm correspond à 0,1 mol/ L ?

Posté par
picard
re : Cinétique chimique 01-02-17 à 17:25

Citation :
Mais concernant l'échelle ,est-il cohérent d'écrire par exemple :

1cm correspond à 0,1 mol/ L ?        
Oui, mais ce n'est pas très grand !
Personnellement, j'aurais pris 2 cm pour 0,1 mol/L...
Mais cela n'a pas grande importance.

Posté par
beugg
re : Cinétique chimique 01-02-17 à 17:44

OK
3.a)

Vm= 1,8.10-5mol/min

b/

V(t)= -dn/dt

Dérivée d'une constante n'est pas nulle ?

Posté par
picard
re : Cinétique chimique 01-02-17 à 18:34

Citation :
3.a)
Vm= 1,8.10-5mol/min
Deux choses à revoir...
     -l'unité : il s'agit de mmol.min-1 (voir ta remarque dans un précédent post).
     -la valeur : l'application numérique donne 1.86666...  on est donc plus près de 1.9 10-8 mol.min-1.

Citation :
b/

V(t)= -dn/dt

Dérivée d'une constante n'est pas nulle ?
La dérivée d'une constante est bien nulle, mais pour ce type de calcul, dn / dt est aussi égal au coefficient directeur de la tangente à la courbe n = f(t) à la date considérée.
Tu dois donc tracer la tangente à la courbe CR(t) à t = 200 min et évaluer le coefficient directeur de cette tangente.

Posté par
beugg
re : Cinétique chimique 01-02-17 à 18:54

OK
Mais pour 3.a)

On a donc Vm=(13,5-8)/(500-300)= 1,83.10-2 mmol/min ?

Posté par
picard
re : Cinétique chimique 01-02-17 à 19:01

D'après l'énoncé...

Citation :
3. a) Déterminer la vitesse moyenne de disparition de H3O+ entre t1= 200mn et t2= 500mn .

Il me semble que tu te trompes de dates...
Citation :
On a donc Vm=(13,5-8)/(500-300)= 1,83.10-2 mmol/min ?

Posté par
beugg
re : Cinétique chimique 01-02-17 à 19:24

Oui effectivement...

Mais ce n'est pas obligatoire de convertir cette valeur (vitesse moyenne) en mol/min?

Posté par
beugg
re : Cinétique chimique 01-02-17 à 19:48

OK

3.b)

2cm --> 200min

10cm --> 0,5 mol/L

V(t=200)= (0,5-0)/(200-0)= 2,5.10-3L

Posté par
beugg
re : Cinétique chimique 01-02-17 à 21:29

j'aurais voulu aussi savoir si le type de calculer la vitesse instantanée de disparition d'un réactif par le graphe est le même que par le calcul

Merci bonne nuit

Posté par
picard
re : Cinétique chimique 02-02-17 à 14:47

Citation :
Mais ce n'est pas obligatoire de convertir cette valeur (vitesse moyenne) en mol/min?
Si tu veux la convertir, tu peux le faire, mais, pour moi, ça ne change pas grand chose.

Citation :
3.b)

2cm --> 200min

10cm --> 0,5 mol/L

V(t=200)= (0,5-0)/(200-0)= 2,5.10-3L
1° chose, l'unité n'est pas correcte.
2° chose, ce n'est pas ce que je trouve.
v(t = 200 min) = -dn / dt = - V dCR / dt

numériquement : v(t = 200 min) = -40 10-3 [(0 - 0.44) 10-3 / (630 - 0)]
soit, finalement : v(t = 200 min) = 2.79 10-8 mol.min-1

Citation :
j'aurais voulu aussi savoir si le type de calculer la vitesse instantanée de disparition d'un réactif par le graphe est le même que par le calcul
Pour déterminer la vitesse instantanée par dérivation, il faudrait connaitre l'expression de la fonction CR = f(t) ; ce n'est pas le cas ici et on est donc obligé d'utiliser la méthode graphique.
Les résultats obtenus par la méthode graphique dépendent beaucoup du soin apporté au tracé de la tangente à la courbe à la date à laquelle on veut trouver la vitesse.
Le 2.5 que tu avais obtenu n'est pas très éloigné du 2.79 que j'ai eu (10% d'écart entre nos deux valeurs quand même !), mais ce qui ne va pas dans ton calcul, c'est la puissance de 10...

OK ?

Cinétique chimique

Posté par
beugg
re : Cinétique chimique 02-02-17 à 16:37

Oui c'est OK merci

4. a)

2H3O+  +Zn --> H2+H2O +Zn2+

(n(H3O+)/2)disp.= n(Zn2+)

Or n(H3O+)= 10,4.103 mol

<==>

C1= 5,2.10-3/40.10-3

C1= 0,13 mol/L

Posté par
beugg
re : Cinétique chimique 02-02-17 à 16:38

Oups plutôt 10-3

Posté par
beugg
re : Cinétique chimique 02-02-17 à 17:08

4.b)
À la fin de la réaction :

n(Zn2+)f= 16,8.10-3/2= 8,4.10-3 mol

C2= 0,2 mol /L

Posté par
beugg
re : Cinétique chimique 02-02-17 à 18:02

Si les calculs sont corrects ensuite comment calculer mr?

Peut-on écrire mr= CRV*M

Il a l'air ne pas aller car le x là ?

Posté par
beugg
re : Cinétique chimique 02-02-17 à 18:29

Pour la dernière question 5/

V(H3O+)/2= V(Zn2+)

Or VZn2+(t=200min)= 2,79.10-8 mol/min

V(Zn2+)= 1,3.10-8 mol/min  

Tout ceci est-il correct ?

Merci

Posté par
picard
re : Cinétique chimique 03-02-17 à 18:06

Citation :
4. a)

2H3O+  +Zn --> H2+H2O +Zn2+

(n(H3O+)/2)disp.= n(Zn2+)

Or n(H3O+)= 10,4.103 mol
Pas n(H3O+) = 10.4 103 mol, mais n(H3O+) = 10.4 10-3 mol.

Citation :
C1= 5,2.10-3/40.10-3

C1= 0,13 mol/L
Oui, c'est bon.


Citation :
4.b)
À la fin de la réaction :

n(Zn2+)f= 16,8.10-3/2= 8,4.10-3 mol

C2= 0,2 mol /L
Ce que tu écris correspond à la concentration en ion Zn2+ à t = 900 min, mais ne doit-on pas calculer cette concentration lorsque l'avancement MAXIMAL sera atteint ?
Dans ce cas, H3O+ étant le réactif limitant, on aura xmax = 20 10-3 mol
nmax(Zn2+) = xmax / 2 = 10 10-3 mol
et C2 = 10 10-3 / 40 10-3 = 0.25 mol.L-1

Je ne sais pas laquelle des deux réponses est effectivement attendue, relis attentivement l'énoncé.

Enfin, pour la 5)...
Citation :
V(H3O+)/2= V(Zn2+)
C'est bien ça !

Posté par
beugg
re : Cinétique chimique 04-02-17 à 11:32

Super

Oui c'est à la fin de la réaction

Mais je comprends pas bien comment vous avez trouvé :

xmax= 20.10-3 mol

Merci

Posté par
picard
re : Cinétique chimique 04-02-17 à 12:06

Le tableau d'avancement est...

valeurs en mol2 H3O++Zn=Zn2++H2+2 H2O
t = 020 10-315.3 10-300Excès
en cours20 10-3 - x15.3 10-3 - x/2x/2x/2Excès
t final20 10-3 - xf = 015.3 10-3 - xf/2xf/2xf/2Excès


La réaction s'arrête quand le réactif limitant (càd H3O+) a disparu          20 10-3 - xf = 0      soit :     xf = 20 10-3 mol.

Posté par
beugg
re : Cinétique chimique 04-02-17 à 16:31

Merci Picard c'est clair

Pour calculer la masse restante :

mr= mi-md

md= nd * M = 0,01*65,4= 0,654g

mr = 1- 0,654= 0,346 g

C'est bon ?

Posté par
beugg
re : Cinétique chimique 04-02-17 à 16:39

C'est la question 4. b)

Posté par
picard
re : Cinétique chimique 04-02-17 à 17:19

Oui, c'est correct !

Posté par
beugg
re : Cinétique chimique 04-02-17 à 19:03

Merci beaucoup de votre aide

À bientôt

Posté par
picard
re : Cinétique chimique 04-02-17 à 20:58

Je t'en prie !
Sûr qu'on va se recroiser...

À la prochaine.

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