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DM 1ereS - Effervescence Acido-Basique

Posté par
MANAIERE
28-12-10 à 11:26

Bonjour, je souhaiterai que vous m'aidiez à faire mon DM de chimie car je bloque sur quelques questions.

Voici l'énoncé :

L'acide acétique (ou éthanoïque ) CH3COOH , présent dans le vinaigre, réagit avec l'hydrogénocarbonate
de sodium solide NaHCO3 en produisant un dégagement gazeux. Afin de connaître le pourcentage
massique en hydrogénocarbonate de sodium d'un produit du commerce, on réalise l'expérience suivante :
dans un erlen muni d'un tube à dégagement, on introduit un échantillon de produit commercial de masse
m = 2,5 g et 50 mL de solution d' acide acétique à 1,0 mol/L. On recueille 520 mL de gaz.

1) Ecrire l' équation de dissolution dans l' eau de l'hydrogénocarbonate de sodium.

2) Identifier les couples acide - base mis en jeu lors de la réaction entre l'hydrogénocarbonate de
sodium et l' acide acétique.

3) Ecrire l'équation de la réaction ( en passant par les demi-équations acido-basiques ).
Quel est le gaz produit ?

4) Etablir le tableau d'avancement de cette réaction, déterminer quel est le réactif limitant et quel est
l' avancement maximal.

5) Quelle est la masse d'hydrogénocarbonate de sodium ayant réagi ?

6) Quel est le pourcentage massique en hydrogénocarbonate de sodium du produit commercial ?

7) Déterminer, pour l' état final du système chimique, les concentrations des ions restant en solution.
( Le volume total de solution reste constant et égal à 50 mL )

8) Déterminer, pour cet état final, la conductivité s de la solution.

Indication : la molécule H2CO3 n'est pas stable, elle se transforme spontanément en CO2 ( g ) + H2O ( l ).

Données :

Le volume molaire des gaz sera pris égal à VM = 24,0 L/mol.
Masses atomique molaires ( en g/mol ) :
M ( H ) = 1,0 M ( C ) = 12,0 M ( O ) = 16,0 M ( Na ) = 23,0
Conductivités molaires ioniques ( en S . m2 . mol - 1 )
l ( Na + ) = 5,01 .10 - 3 l ( HCO3 - ) = 4,45 .10 - 3 l ( CH3COO - ) = 4,09 .10 - 3



Voici mes réponses :

1) NaHCo3(s) --> NA+(aq) + HCO3-(aq)

2) Co2(g), H2O(l) / HCO3-(aq) et CH3COOH(aq) / CH3COO-(aq)

3)Demi équations : HCO3-(aq) + H+ = CO2(g) + H2O(l)
                   CH3COOH(aq) = CH3COO-(aq) + H+

CH3COOH(aq)+ HCO3-(aq) --> CH3COOH-(aq) + CO2(g) + H2O(l)

4) nHCO3 = m/M = 2.5/61 = 4.1*10^-2 mol
m=2.5g M = 1+12+16*3 = 61g/mol
nCH3COOH = c*v = 5.0*10^-3 mol

État du système   Avancement x   CH3COOH(aq)+ HCO3-(aq) --> CH3COOH-(aq) + CO2(g) + H2O(l)
    Initial          x=0         5.0*10^-3mol  4.1*10^-2mol   0               0     SOLVANT
     Intermédiaire    x          5.0*10^-3-x 4.1*10^-2 - x    x               x     SOLVANT
     Final       xMax = 0.005         0        0.036 mol      0.005mol        0.005mol  SOLVANT

Réactif limitant : CH3COOH

5) M(NaHCO3) = 23,0 + 1,00 + 12,0 + 3×16,0 = 84,0 g/mol
n(HCO3) = 0.036 mol

m(NAHCO3) = n*M = 0.036 * 84 = 3.024g

6) (mNAHCO3 / m ) *100 = 120,96% (WTF ???)

7 et 8 Impossible dans mon cas car je trouve un résultat absurde à la 6.

Pourriez vous donc m'aider pour me faire comprendre où j'ai fait l'erreur ?
Merci d'avance

Posté par
MANAIERE
re : DM 1ereS - Effervescence Acido-Basique 28-12-10 à 13:39

Personne ? :s

Posté par
coriolan
re : DM 1ereS - Effervescence Acido-Basique 28-12-10 à 14:13

1,2,3 OK

ensuite tu fais une erreur  importante

m=2,5 g est la masse du produit commercial.On ne connait pas la masse de NaHCO3 dans ce produit impur.C'est d'ailleurs le but de l'expérience.

On sait qu'il se dégage 520mL de CO2
on peut donc calculer n(CO2) produit =xmax (réel)

On connait n(CH3COOH)initial =0,050mol (et non 0,005)
A l'état initial on a no mol de HCO3- (inconnu)

pour trouver le facteur limitant,on va supposer que le produit commercial est pur
dans ce cas n(NaHCO3)=2,5/84=3,0.10-2mol
n(HCO3-)max=3,0.10-2mol
comme n(CH3COOH)=5,0.10-2mol
xmax théorique=3,0.10-2 mol
HCO3- est le facteur limitant

xmax réel <3,0.10-2mol
Cela signifie que la produit commercial est impur

grâce au tableau d'avancement on peut trouver no,puisque no-xmax(réel)=0

une fois no trouvé ,on calcul m(NaHCO3)réel

Posté par
MANAIERE
re : DM 1ereS - Effervescence Acido-Basique 28-12-10 à 14:19

Donc pour nCO2 : v/Vm = 520*10^-3 / 24 = 0.22 mol

Xmax = 0.22 mol

Cependant, je ne comprends pas pourquoi nNAHCO3 = 0.050 mol ??

Posté par
MANAIERE
re : DM 1ereS - Effervescence Acido-Basique 28-12-10 à 14:34

Ca y est je viens de comprendre :s 50 ml = 50*10^-2 L

n CH3COOH =5*10^-2 mol

Posté par
MANAIERE
re : DM 1ereS - Effervescence Acido-Basique 28-12-10 à 14:51

Dsl du triple post :s :

4) On connaît le volume de dioxyde de carbone dégagé donc on peut en déduire la quantité de matière de CO2(g) :  

n(CO2) = V / Vm = 520*10^-3 / 24 = 0.212 mol
Du coup, nous avons la valeur de xmax : xmax = 0.22 mol

n(CH3COOH) = 1*0,050L = 0.050 mol
                 CH3COOH(aq)+ HCO3-(aq) --> CH3COOH-(aq) + CO2(g) + H2O(l)
Etat Initial       0.05mol      ??              0          0       solvant
Final    xmax = 0.22   -0.17    0          0.22             0.22   solvant
??

Posté par
MANAIERE
re : DM 1ereS - Effervescence Acido-Basique 28-12-10 à 18:35

Plus personne ?

Posté par
coriolan
re : DM 1ereS - Effervescence Acido-Basique 28-12-10 à 20:45

512.10-3/24=0,021 mol et non 0,22
je ne pourrai suivre ton sujet car je m'absente quelques jours.
N'hésite pas à relancer ton sujet pour trouver une autre aide.

Posté par
MANAIERE
DM - Effervescence Acido-Basique 29-12-10 à 10:51

Bonjour, je souhaiterai que vous m'aidiez à faire mon DM de chimie car je bloque sur quelques questions.

Voici l'énoncé :

L'acide acétique (ou éthanoïque ) CH3COOH , présent dans le vinaigre, réagit avec l'hydrogénocarbonate
de sodium solide NaHCO3 en produisant un dégagement gazeux. Afin de connaître le pourcentage
massique en hydrogénocarbonate de sodium d'un produit du commerce, on réalise l'expérience suivante :
dans un erlen muni d'un tube à dégagement, on introduit un échantillon de produit commercial de masse
m = 2,5 g et 50 mL de solution d' acide acétique à 1,0 mol/L. On recueille 520 mL de gaz.

1) Ecrire l' équation de dissolution dans l' eau de l'hydrogénocarbonate de sodium.

2) Identifier les couples acide - base mis en jeu lors de la réaction entre l'hydrogénocarbonate de
sodium et l' acide acétique.

3) Ecrire l'équation de la réaction ( en passant par les demi-équations acido-basiques ).
Quel est le gaz produit ?

4) Etablir le tableau d'avancement de cette réaction, déterminer quel est le réactif limitant et quel est
l' avancement maximal.

5) Quelle est la masse d'hydrogénocarbonate de sodium ayant réagi ?

6) Quel est le pourcentage massique en hydrogénocarbonate de sodium du produit commercial ?

7) Déterminer, pour l' état final du système chimique, les concentrations des ions restant en solution.
( Le volume total de solution reste constant et égal à 50 mL )

8) Déterminer, pour cet état final, la conductivité s de la solution.

Indication : la molécule H2CO3 n'est pas stable, elle se transforme spontanément en CO2 ( g ) + H2O ( l ).

Données :

Le volume molaire des gaz sera pris égal à VM = 24,0 L/mol.
Masses atomique molaires ( en g/mol ) :
M ( H ) = 1,0 M ( C ) = 12,0 M ( O ) = 16,0 M ( Na ) = 23,0
Conductivités molaires ioniques ( en S . m2 . mol - 1 )
l ( Na + ) = 5,01 .10 - 3 l ( HCO3 - ) = 4,45 .10 - 3 l ( CH3COO - ) = 4,09 .10 - 3



Voici mes réponses :

1) NaHCo3(s) --> NA+(aq) + HCO3-(aq)

2) Co2(g), H2O(l) / HCO3-(aq) et CH3COOH(aq) / CH3COO-(aq)

3)Demi équations : HCO3-(aq) + H+ = CO2(g) + H2O(l)
                   CH3COOH(aq) = CH3COO-(aq) + H+

CH3COOH(aq)+ HCO3-(aq) --> CH3COOH-(aq) + CO2(g) + H2O(l)
4) c'est là que je ne sais pas quoi faire et que je bloque le plus, donc là où j'ai besoin d'aide

5) M(NaHCO3) = 23,0 + 1,00 + 12,0 + 3×16,0 = 84,0 g/mol
n(Hco3) = dans le tableau d'avancement dans la 4)

6) Il fait faire (mNaHCO3 / m) *100

7)C = n/v avec V = 50*10^-3 L

8) sigma = somme des (Lambda* concentration effective de l'espèce chimique)
Avec la concentration en mol*m-1 et je sais qu'un 1mmol/l = 1mol*m^-1

Donc j'ai absolument besoin de votre aide pour finir mon dm, merci d'avance

*** message déplacé ***

Posté par
Coll Moderateur
re : DM 1ereS - Effervescence Acido-Basique 29-12-10 à 10:56

Bonjour,

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q03 - Pourquoi ne faut-il pas faire du ''multi-post'' ?

Posté par
MANAIERE
re : DM 1ereS - Effervescence Acido-Basique 30-12-10 à 10:43

Up ?

Posté par
Marc35
re : DM 1ereS - Effervescence Acido-Basique 30-12-10 à 21:32

Bonsoir,
Je veux bien prendre la suite ...
Où en es-tu exactement ?

Posté par
MANAIERE
re : DM 1ereS - Effervescence Acido-Basique 30-12-10 à 21:37

Voilà mes réponses à partir de la question 4

4) Calcul de la quantité de dioxyde de carbone recueilli :
n(CO2(g) ) = V(Co2(g)) / Vm = 0.520/24 = 0.022 mol
n(CH3COOH) = 1*0,050L = 0.050 mol
                               CH3COOH + HCO3- --> CH3COO- + CO2 + H2O
Etat Ini x=0                    0.05 mol   ?         0        0  SOLVANT
Etat Inter x                     0.05mol-x n(HCO3)-x x        x  SOLVANT
E.F xmax=0.022mol                0.028mol   0       0.022mol 0.022mol solvant
Lorsque la transformation chimique est terminée, la quantité de d'hydrogénocarbonate est nulle (c'est le réactif en
défaut)
n( HCO3- )-xmax=0 donc la quantité d'ions hydrogénocarbonate qui a réagit est no= xmax = 0.22mol

5) La quantité d'hydrogénocarbonate de sodium ayant réagi est égale à la quantité d'ions hydrogénocarbonate qui ont
réagi : n(HCO3-) = n(NaHCO3)
mNaHCO3=n*M = 0.022*(23,0 + 1,00 + 12,0 + 3×16,0) = 1.85g
6) Il faut faire (mNaHCO3 / m) *100 = (1.85/2.5)*100 = 74%
7)[CH3COO-] = 0.022/0.050 = 0.44 mol/L
[HCO3-] = 0.022/0.050 = 0.44 mol/L
n(HCO3-) = n(NaHCO3)
Et comme la concentration de Na+ reste la même tout le temps et qu'elle est apportée par NaHCO3 (s), ça sera [Na+] = 0.022/0.050 = 0.44mol/L
8) 8) c= 0.44mol/l = 440mmol/L
=440mol*m-3
sigma = c(5.01*10^-3 + 4.45*10^-3+4.09*10^-3)
sigma =6 s/m

Posté par
Marc35
re : DM 1ereS - Effervescence Acido-Basique 31-12-10 à 13:19

C'est plutôt bien dans l'ensemble, à part quelques petites erreurs (une plus grosse à la fin)...
Pour la 4
nCO2 = 0,520 / 24,0 = 0,0216 mol
parce que 3 chiffres significatifs.
"la quantité d'ions hydrogénocarbonate qui a réagit est no= xmax = 0.22mol" ==> 0,22 mol, erreur de frappe sans doute...
Pour la 5
Le résultat est un peu différent à cause de la question précédente.
mNaHCO3 = 0,0216 x 84,0 = 1,81 g
(3 chiffres significatifs)
Pour la 6
Pour les mêmes raisons, je trouve un résultat légèrement différent
1,81 / 2,5 = 72%    (2 chiffres significatifs)
Pour la 7
En principe, tous les ions HCO3- ont été consommés donc il ne faut pas en tenir compte.
Pour les concentrations :
[CH3COO-] = 0,0216 / 0,050 = 0,43 mol/L  (2 chiffres significatifs)
Donc résultat légèrement différent pour la même raison.
Même chose pour Na+

Pour les questions 1, 2, 3, le problème a été vu par coriolan donc pas utile d'y revenir...

Posté par
MANAIERE
re : DM 1ereS - Effervescence Acido-Basique 31-12-10 à 13:24

Pardon, pour la 4 c'est une erreur de frappe.

Alors on doit tenir compte seulement des ions Na+ et CH3COO-. Je pense alors facilement me débrouiller pour la 8. Merci encore pour votre aide très précieuse. Je vous souhaite une excellente journée.

Posté par
Marc35
re : DM 1ereS - Effervescence Acido-Basique 31-12-10 à 13:39

Tu mets toi-même (à juste titre) dans un message que la quantité de HCO3- est égale à 0 à la fin de la réaction.
Donc il n'y a plus de HCO3- à l'état final de la réaction.
J'ai oublié la 8 mais c'était correct, mis à part les ions HCO3-. Il faut effectivement appliquer  \sigma\,=\,\sum_i\,\lambda_i\,[X_i]



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