Bonjour,

Bienvenue sur le forum ! Cet exercice est très similaire au tiens :

Tout d'abord, merci beaucoup pour votre réponse.
En effet, cet exercice est similaire au miens, je l'avais aussi trouvé en faisant des recherches.
Cependant, je ne comprends pas certains points:

-Je pense changer la réponse à ma question 1 puisque du dioxygène est présent dès le début de l'étude du suivi de la cinétique.
-Les faits que les particules du gaz occupent une faible portion de l'espace et que leurs interactions soient uniquement entre elles suffisent-ils pour dire qu'un gaz peut être assimilé à un gaz parfait ?

Ensuite, l'expression de l'avancement de la réaction permet-elle de calculer la variation de pression au cours de la transformation chimique ?

Enfin, pour la dernière question, je pense ne pas bien la comprendre. Je ne comprends pas comment à partir des valeurs de la pression on peut valider ou non une équation de réaction. Ou alors faut-il, comme dans l'autre exercice calculer la vitesse volumique afin de comparer son allure à celle de la courbe de la pression ?

Encore merci pour votre aide.

Bonjour,

Pour les conditions permettant d'assimiler l'O2 à un gaz parfait, je te conseille de lire cette fiche : Modèle du gaz parfait et premier principe de la thermodynamique

Sinon, attention : si le ballon n'est pas rempli jusqu'en haut, il y aura de l'air ambiant dans ce dernier, donc des gaz qui n'interviennent pas dans la transformation.

L'équation-bilan étant :
2CLO-(aq)→ 2CL-(aq) + O2(g)

Ce sera la formation du dioxygène qui conduira à une variation de la pression dans un système fermé : suivre l'élévation de la pression donne donc une indication sur la quantité de matière d'O2 formée.

Tu peux donc effectivement modéliser la vitesse volumique de la transformation et la relier à la quantité de matière en O2 formée et donc à la pression partielle associée.

[lien]

Bonjour,
Merci beaucoup pour votre réponse.

Concernant les gaz présents, le ballon n'étant pas rempli jusqu'en haut, on trouve également du diazote, du dioxyde de carbone, de la vapeur d'eau, de l'hélium (gaz présent dans l'air ambiant).

Pour l'O2, le gaz étant dilué, la distance entre les molécules est très grande donc cela revient à supposer que l'énergie microscopique du gaz est uniquement de l'énergie cinétique.

D'après le graphique, nous pouvons voir que la pression augmente dans les 70 premières minutes avant de stagner aux alentours de 1110 hPa. On peut donc en conclure que la présence de dioxygène augmente avant de stagner.
La réaction étant totale d'après l'énoncé, on peut supposer qu'aux alentours de 70 minutes, la réaction n'évolue plus.
De plus, les coefficients directeurs des tangentes diminuent donc la vitesse volumique de la réaction aussi.

Tous ces éléments permettent de conclure que l'équation de la réaction totale modélisant la décomposition de l'eau de javel est correcte. Elle est donc validée.

Je ne sais cependant pas si cela est correct ni même complet.

Merci pour votre aide.

Peux-tu m'exprimer la vitesse volumique de la réaction en fonction des données de l'énoncé ?

Oui,
M1(t=3min; x=5,0*10^-4mol)
M2(t=5min; x=9,0*10^-4mol)

vitesse volumique de la réaction= (1/V)*(dv/dt)
            =(1/0,02)*  (((9,0*10^-4)-(5,0*10^-4))/5-3)
          
Je crois que cela donne ça.

Raisonnons dans un premier temps d'un point de vue général : par définition la vitesse volumique d'une réaction au coure du temps s'écrit :



avec x l'avancement de la réaction et V le volume du mélange réactionnel (celui du ballon, supposé constant).

A l'aide d'un tableau d'avancement, peux-tu exprimer x en fonction de la quantité de matière en dioxygène formée ?

D'après un tableau d'avancement,
n(O2)=xmax

Effectivement, comme la réaction est supposée totale on aura à l'état final.

Mais au cours du temps,

donc

Puis avec la loi de gaz parfaits, tu peux exprimer l'avancement x(t) de la réaction à l'instant t en fonction de la pression à l'instant t , celle à l'état initial , la température et ?

D'accord, merci
PV=nRT < => P=n*((RT)/V)

On a: n(O2)=x

p(t)=p(t=0)+n*((RT)/V)
p(t)=p(t=0)+x*((RT)/V)
p(t)-p(t=0)=x*((RT)/V)
[p(t)-p(t=0)]*V=xRT
x=[(p(t)-p(t=0)/RT]*V

Oui !

Tu dois donc réussir à aboutir à une vitesse volumique en fonction de p(t)

Il faut donc dériver [(p(t)-p(t=0)/RT]*V ?
Si c'est ça, doit-on remplacer p(t) et p(t=0) par P=n*((RT)/V)

Oui, je me suis mélangée dans les formules

du coup cela donnerait ?:
v(t)=(1/V)*p(t)

Attention :









Tu as la modélisation de la vitesse volumique de la réaction en fonction de la pression mesurée

D'accord, merci beaucoup pour votre explication.
Cependant, je crois que je ne comprends pas vraiment à quoi correspond la dérivée de p(t) en fonction du temps: dp(t)/dt

p(t) correspond à la pression mesurée au cours du temps.

Cela te permet de tracer la courbe p(t) sur la base des valeurs fournies :

Du coup, on trace la courbe de l'évolution de l'avancement final au cours du temps, puis à l'aide de la tangente on peut vérifier la modélisation ?

Cependant, la question demande de valider l'équation de la réaction totale modélisant la décomposition de l'eau de javel.
Je ne vois donc pas comment relier les deux informations.

En l'occurrence, on n'étudie plus l'avancement de la réaction, comme dans le cas général (définition de la vitesse volumique de la transformation) mais l'évolution de la pression du mélange réactionnel, comme démontré dans le message du 03-01-21 à 14:10.

As-tu tracé la courbe ?

Cela répond à la Q4 puisqu'on a démontré qu'étudier l'évolution de la pression du mélange réactionnel permet bien de suivre l'évolution de l'avancement de la transformation proposée.

Oui, j'ai tracé la courbe de la pression en fonction du temps.
Mais du coup, je ne comprends pas à quoi permet d'aboutir l'évolution de la pression du mélange réactionnel au vu de la question de l'exercice.

Tu as démontré toi-même dans ton message du 03-01-21 à 13:36 qu'il existait une relation liant l'avancement x à la pression p du gaz dans le ballon (= pression du mélange réactionnel).

Puis en utilisant la définition de l'avancement volumique de la transformation, on a trouvé une relation liant la vitesse volumique de la réaction à la pression p.

Donc à la question :

Encore merci pour vos explications qui m'aident vraiment à comprendre cet exercice.

Donc pour récapituler, pour la question "Les valeurs de la pression mesurée au cours de la transformation permettent-elles de valider l'équation de la réaction totale modélisant la décomposition de l'eau de javel?".

On peut dire que comme l'évolution de la pression p du gaz permet de suivre l'évolution de la transformation chimique. Et que celle-ci est due à une augmentation progressive de la quantité de matière en dioxygène présente dans le ballon; alors les valeurs de la pression mesurée au cours de la transformation permettent de valider l'équation de la réaction totale modélisant la décomposition de l'eau de javel.
Est-ce correct?

Oui, à la condition d'illustrer cela avec ce qu'on a fait dans les messages du 03-01-21 à 13:36 (ne pas oublier de faire le tableau d'avancement de la transformation) et 03-01-21 à 14:10

Oui bien sur.
J'ai une dernière question, pour la question qui demande de calculer la variation de pression au cours de la transformation chimique, faut-il effectuer le calcul:
p(tfinal)-p(t=0)= 1110-1020=90hPa

Ton calcul correspond à un cas précis, l'état final.

Le cas général est ce que tu as fait dans ton message du 03-01-21 à 13:36

Ah voilà c'est bien ce qu'il me semblait.
Cependant, par quoi faut-il remplacer p(t) pour pas que cela soit un cas précis?

Par définition, p(t) = évolution d'une pression en fonction de t (cf. cours de maths sur les fonctions).

Un cas précis correspond à une valeur particulière prise pour t.

Tu as compris ce que tu as écrit ici ou tu la pompé ailleurs ?

Non, j'ai compris ce calcul et je l'ai réalisé toute seule.
Cependant, sauf erreur de ma part, il s'agit de l'expression de l'avancement de la réaction en fonction du temps. Je ne vois pas comment le mettre en lien avec la variation de pression.
Sauf si l'on s'arrête à:
p(t)-p(t=0)=x*((RT)/V)

Oui c'est aussi simple que ça !

Raison pour laquelle je ne comprenais pas ce qui te tracassait.

Donc pour la réponse à cette question, il faut seulement marquer:
(RT)/V= (8,314*296)/(275*10^-6)=8948887,3
soit
p(t)-p(t=0)= 8948887,3x

Un résultat sans unité n'a aucun sens et attention au nombre de chiffres significatifs.

Tu peux effectivement fournir un résultat sous cette forme, même si l'expression littérale était pour moi suffisante

Plutôt:
p(t)-p(t=0)= 895.10^4x hPa
Ou alors s'arrêter à l'expression littérale.
Merci beaucoup pour ces précisions

Ma remarque concernait le nombre de chiffres significatifs (OK pour 3 chiffres) et l'unité du calcul de (RT)/V.

Et à la vue des unités employées (R = 8,314 SI, T en K et V en m³), tu ne peux pas avoir p(t) - p(0) en hPa : ce sera en Pa

D'accord pour les Pa à la place des hPa.

Pour l'unité du calcul de RT/V, il s'agit de Pa.mol^-1 ?

Oui, puisque l'avancement est exprimé en mol

D'accord, merci beaucoup pour toutes ces explications et ces indications.

Je t'en prie, il n'y a plus qu'à recopier tout ça au propre en expliquant bien ce que tu fais, en n'oubliant pas les unités aux résultats et en faisant attention aux nombre de chiffres significatifs.

C'est un bon exercice d'entraînement pour préparer le bac en tout cas : aura-t-il lieu ?

Oui, je vais veiller et ne rien oublier et à être précise dans les résultats et les unités.
C'est vrai que c'est un exercice complet.
Pour ce qui est du bac, on aura la réponse en mars.
Encore merci pour le temps que vous m'avez accordé.
Bonne fin de journée.

Je t'en prie, bon dimanche et à une prochaine fois !