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Détermination de la composition d'un mélange
Bonsoir , j'ai besoin de votre aide svp.
Exercice :
Un mélange d'éthanol , d'éthanal et d'acide éthanoïque a été obtenu par oxydation catalytique ménagée d'éthanol gazeux par du dioxygene en quantité insuffisante . Le volume total du mélange liquide est de 12cm³. Afin d'étudier la composition de ce mélange , on procède aux deux manipulations suivantes:
a) 1 cm³ du mélange est introduit dans un excès de solution de 2,4-dinitrophénylhydrazine ; il se produit alors la réaction quantitative suivante :
Le précipité jaune est filtré lavé , séché , puis pesé : la masse du solide obtenu est de 1,33g. Calculer la quantité d'éthanal présent dans le mélange étudié.
b) 1 cm3 de mélange est dilué dans 50cm³ d'eau , puis dosé , en présence de phénolphtaléine à l'aide d'une solution d'hydroxyde de sodium à 1mol/L. La réaction de dosage s'écrit :
CH3COOH + OH- = CH3COO-+H2O.
Le virage de l'indicateur est observé lorsque l'on a versé 4,4cm³ de soude. Calculer la quantité d'acide éthanoïque présent dans le mélange étudié.
c) Détermine la quantité d'éthanol contenue dans le mélange , ainsi que son volume.
d) Calculer la quantité de dioxygène qui a réagi lors de l'obtention du mélange , ainsi que celle qui aurait permis d'assurer l'oxydation totale de l'éthanol en acide éthanoïque.
Données: les masses volumiques de l'éthanol , de d'éthanal et de l'acide éthanoïque valent respectivement : 790 , 793 et 1050 kg/m³.
Réponses :
a)
Bonsoir,
Attention !
1,33g n'est pas la masse de l'éthanal, mais celle du précipité jaune obtenu par réaction de l'éthanal sur la 2,4-dinitrophénylhydrazine (2,4 - DNPH)
a) On calcule la quantité de matière de précipité jaune formé.
b) Grâce à l'équation de la réaction entre l'éthanal et le 2,4 DNPH on trouve la quantité de matière d'éthanal.
Oui .... et non !
Pourquoi Oui ?
Parce que la méthode que tu as utilisée est correcte.
Pourquoi Non ?
Pour deux raisons :
a) Un résultat sans unité (quand il en faut une) est un résultat automatiquement faux.
b) Tu n'as pas répondu à la question telle qu'elle est posée (une relecture de l'énoncé s'impose)
Non.
En fait la mélange contient 0,07125 mol d'éthanal.
Vois tu pourquoi ?
Non
C'est parce que ton calcul porte sur un prélèvement de 1cm³ :
Tu as trouvé (et c'est exact) 1,33 / 224 
5,94.10-3 mol
Mais la question posée porte sur la totalité du mélange soit sur 12 cm³
La quantité de matière d'éthanal présente est donc de 12 * (1,33/224) = 0,07125 mol 0,071 mol
n(éthanal) 0,071 mol
b)
*Calcul de la concentration molaire d'acide éthanoique dans le mélange .
Dans 1cm³ du mélange ,il y a 10-6mol d'acide éthanoïque , donc il y a 1,2.10-5mol d'acide éthanoïque
Désolé, mais je n'arrive pas à comprendre ton raisonnement que tu n'expliques pas !
Utiliser une "formule" sans la justifier est évidemment la dernière chose à faire.
Trouver une quantité de matière en gramme n'est pas bon signe.
Le raisonnement à suivre :
L'acide éthanoïque est dosé par une solution de soude.
Lorsque l'équivalence est atteinte on a introduit la même quantité de matière de soude que celle initialement présente d'acide éthanoïque.
La seule équation de réaction dont tu as besoin est dans l'énoncé.
CH3COOH + OH- = CH3COO-+ H2O
Tous les coefficients stœchiométriques étant égaux on a lorsque l'équivalence est atteinte
n(CH3CO2H) = n(HO-)
Il suffit donc de calculer n(HO-) à l'équivalence pour obtenir n(CH3CO2H)
La méthode est bonne, le résultat est faux.
La concentration molaire étant en mol/L le volume à l'équivalence doit être exprimé en L
4,4 cm³ = 4,4.10-3 L
n(acide) = 4,4.10-3 * 1 = 4,4.10-3 mol dans le prélèvement de 1cm³
Donc dans le mélange de 12cm³ :
n(CH3CO2H) = 12 * 4,4.10-3 = 0,0528 mol
*calcul de la masse du mélange
V(mélange)=12cm³=0,012L
*Calcul de la quantité de matière du mélange
*Calcul de la quantité de matière d'éthanol
n(éthanol)=n(mélange)-n(éthanal)-n_A
n(éthanol)=0,21064-0,0528-0,071=0,08694mol
Non
Tu inventes des "lois" qui t'arrangent, mais qui ne sont pas celles de la physique.
Exemple : Tu as l'air de penser que la masse volumique d'un mélange est égal à la somme des masses volumiques des constituants de ce mélange.
C'est faux.
Cette loi d'additivité est vraie pour la masse et (le plus souvent) pour les volumes des solides et des liquides mais pas pour les masses volumiques.
La bonne méthode consiste en utilisant les lois de la physique (pas les tiennes !) à :
a) Calculer la masse, puis le volume de l'éthanal.
b) Calculer la masse puis le volume de l'acide éthanoïque
c) Appliquer la loi d'additivité des volumes pour calculer le volume de l'éthanol
d) Calculer la masse puis la quantité de matière de l'éthanol
c) Calcul de la masse et du volume d'éthanal
*masse
m(éthanal)=n(éthanal)×M(éthanal)
m(éthanal)=0,07125×44
m(éthanal)=3,135g
* Volume
b)Calcul de la masse et du volume d'acide éthanoïque
*masse
m(acide)=n(acide)×M(acide)
m(acide)=0,0528×60=3,168g
*Volume
c)Calcul du volume d'éthanol
D'après la loi d'additivité des volumes : Le volume total d'un mélange gazeux est la somme des volumes partiels des gazs le constituant.
On a :V(mélange)=12cm³
V(mélange)=V(acide)+V(éthanal)+V(éthanol)
V(éthanol)=V(mélange)-V(acide)-V(éthanal)
V(éthanol)=12-3,9533-3,07=4,9767cm³
V(éthanol)=4,9767.10-3L
d)Calcul de la masse et de la quantité de matière d'éthanol
*masse
*Quantité de matière
n(éthanol)=m(éthanol)/M(éthanol)
n(éthanol)=(3,9315)/46
n(éthanol)=0,0854mol
Oui, tout cela est correct.
En gardant la précision maximale des résultats intermédiaires j'ai obtenu n(éthanol) = 0,0864 mol ce qui ne diffère que de 1% de ton résultat.
Attention, tout de même.
Contrairement à ce que tu dis, la loi d'additivité des volumes ne concerne en général pas les gaz.
Elle concerne ( le plus souvent ) les liquides ce qui est bien le cas ici puisque à la température ordinaire l'éthanal, l'acide éthanoïque ainsi que l'éthanol sont liquides.
Au fait , Pourquoi , il n'y a qu'un seul constituant du mélange qui est présent dans chaque réaction? ( a) et b) )
La loi d'Amagat ne peut pas s'appliquer dans n'importe quelles circonstances parce que les gaz sont facilement compressibles contrairement aux solides et aux liquides.
De plus le problème ne se pose pas ici puisque les 3 constituants du mélange sont liquides à la température ordinaire.
Dans les réactions a) et b) tous les constituants sont présents mais la réaction étudiée ne concerne que l'un d'entre eux :
La DNPH réagit avec l'éthanal (mais pas avec l'éthanol ni avec l'acide éthanoïque)
La soude réagit avec l'acide éthanoïque ( mais pas avec l'éthanol ni avec l'éthanal)
Non.
Lire et relire l'énoncé.
Les équations qui y figurent ne concernent ni "l'obtention du mélange" ni "l'oxydation totale de l'éthanol en acide éthanoïque"
Equation bilan de l'oxydation menagée de l'eéthanol
CH3-CH2-OH →CH3CHO
CH3CHO → CH3COOH
Ce ne sont pas des équations bilan !
Ce ne sont pas des équations chimiques.
Ce sont juste des substances chimiques séparées par une flèche. Aucun intérêt.
Un équation-bilan est un modèle qui représente une transformation chimique.
On y trouve :
Le (ou les) réactifs,
Le (ou les ) produits,
Des coefficients stœchiométriques introduits en quantité telle que les différents éléments chimiques soient en quantité égale. On dit alors que l'équation bilan est équilibrée.
Equation bilan de l'oxydation menagée de l'eéthanol
CH3-CH2-OH +2OH- ⇄ CH3CHO +2 H₂O+e-
CH3CHO +2OH- ⇄ CH3COOH+H₂O+e-
Ce serait tout de même mieux de lire l'énoncé ! ! !
On y trouve :
" Un mélange d'éthanol , d'éthanal et d'acide éthanoïque a été obtenu par oxydation catalytique ménagée d'éthanol gazeux par du dioxygene en quantité insuffisante . "
D'après cet énoncé :
Quelles espèces chimiques étaient présentes avant que la réaction ne débute ?
Quelles espèces chimiques étaient présentes une fois la réaction terminée ?
Quelle espèce chimique a été le réactif limitant ?
Quelle espèce chimique a été en excès ?
En répondant à ces questions on pourra en déduire les équations bilan des deux réactions qui se sont produites.
Réactif présent avant la réaction : éthanol
Reactifs présents après la réaction : mélange d'éthanol, d'éthanal et d'acide éthanoïque.
Réactif limitant : dioxygène
Réactif en excès : éthanol
Réactif présent avant la réaction : éthanol et dioxygène
Reactifs présents après la réaction : mélange d'éthanol, d'éthanal et d'acide éthanoïque.
Réactif limitant : dioxygène
Réactif en excès : éthanol
OK
2 réactions entre l'éthanol et le dioxygène se produisent simultanément :
Une de ces réactions produit de l'éthanal (et de l'eau), l'autre de l'acide éthanoïque (et de l'eau).
Chacune de ces deux réactions consomme du dioxygène.
La première partie de la question demande de calculer la quantité totale de dioxygène consommée.
On se préoccupera ensuite de la 2ème partie de la question.
Pour répondre il faut comme indiqué dans mon post du 24-04-20 à 15:36 écrire les équations bilan (correctement équilibrées) de ces deux réactions.
L'équation de la première réaction est correcte.
Toutefois par souci de simplicité je préfère l'écrire sous la forme :
2 C2H6O + O2 → 2 C2H4O + 2H2O
La deuxième équation est fausse.
Il s'agit d'une réaction entre l'éthanol C2H6O et le dioxygène (relire l'énoncé si nécessaire) et non entre l'éthanal C2H4O et le dioxygène
Oui, c'est exact.
Question d (1ère partie) :
Réaction (*) entre l'éthanol et le dioxygène qui produit de l'éthanal :
2 C2H6O + O2 → 2 C2H4O + 2H2O
La quantité d'éthanal produite a été calculée (23-04-20 à 17:48) : n(éthanal) = 0,07125 mol
On en déduit la quantité n1 de dioxygène consommée par la réaction (*) : n1 = ......... à compléter ..........
Réaction (**) entre l'éthanol et le dioxygène qui produit de l'acide éthanoïque :
C2H6O + O2 → C2H4O2 + H2O
Par un raisonnement analogue au précédent on trouve la quantité n2 de dioxygène consommée par
la réaction (**)
La quantité n(O2) totale de dioxygène consommée pour l'obtention du mélange est égale à n1 + n2
Première réaction :
2C2H6O + O2 
2C2H4O + 2H2O
n1(O2)=n(C2H4O)
n1(O2)=0,07125mol
Deuxième réaction
C2H6O + O2 C2H4O2 + H2O
n2(O2)=n(C2H4O2)
n2(O2)=0,0528mol
n(O2)=n1+n2
n(O2)=0,12405mol
Presque !
Première réaction :
2C2H6O + O2
2C2H4O + 2H2O
n1(O2)=n(C2H4O) / 2
n1(O2)=0,07125mol
Deuxième réaction
C2H6O + O2
C2H4O2 + H2O
n2(O2)=n(C2H4O2)
n2(O2)=0,0528mol OK
n(O2)=n1+n2
n(O2)=0,12405mol
Oui c'est vrai , vous avez raison , j'ai pas fait attention
Première réaction :
2C2H6O + O2 2C2H4O + 2H2O
n1(O2)=[n(C2H4O)]/2
n1(O2)=0,035625mol
Deuxième réaction
C2H6O + O2 C2H4O2 + H2O
n2(O2)=n(C2H4O2)
n2(O2)=0,0528mol
n(O2)=n1+n2
n(O2)=0,088425mol
Oui, c'est exact.
Attention :
S'il est tout à fait souhaitable de ne pas arrondir les résultats numériques intermédiaires qui ne sont pas demandés par l'énoncé, il est en revanche impératif d'arrondir le résultat final de manière à le rendre en harmonie avec les données de l'énoncé.
Ici, on rendra n(O2) ≈ 0,088mol
D'accord pour la deuxième partie de la question, qu'est ce qu'il aurait fallu
pour assurer l'oxydation totale de l'éthanol en acide ethanoique ?
L'énoncé suppose maintenant que la totalité de l'éthanol présent à l'état initial est entièrement transformé en acide éthanoïque.
Il ne se produit alors qu'une seule réaction : C2H6O + O2 → C2H4O2 + H2O
On constate sur cette équation bilan que la quantité de dioxygène consommée (qui est demandée) est égale à la quantité initiale d'éthanol qu'il faudra donc calculer pour répondre à la question posée.
Non.
0,0854 mol ( moi j'ai trouvé 0,0864 mol ) est la quantité d'éthanol présente dans le mélange de volume 12 cm³ après que celui ci ait été obtenu ( Voir l'énoncé ).
En d'autres termes
0,0854 mol est l'éthanol en excès qui n'a pas réagi par manque de dioxygène (revoir l'énoncé)
La quantité initiale d'éthanol est celle présente avant la préparation du mélange par oxydation catalytique ménagée de cet éthanol par le dioxygène.
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