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Rendement de la synthèse d'un savon

Posté par
Corentin83
27-02-18 à 17:41

Bonjour, je n'arrive pas à faire cet exercice :

Rendement de la synthèse d'un savon 1ère S
Des élèves de 1ère S réalisent un TPE portant sur l'étude des savons durs et liquides. Ils réalisent alors, au laboratoire, la synthèse d'un savon dur en vue d'étudier la réaction associée.
Problématique :
La masse de savon obtenue, après avoir réalisé le protocole décrit dans cet énoncé, vaut mexp = 6,5 g. À l'aide des documents proposés et de connaissances personnelles, indiquer si le rendement de la synthèse réalisée au laboratoire peut-être considéré comme satisfaisant. Une démarche scientifique rigoureuse est attendue.
Document 1 : Schéma d'un montage de chauffage à reflux Document 2 : Protocole
• Réaliser un montage de chauffage à reflux ;
• À l'aide d'éprouvettes graduées, verser dans un ballon V = 20 mL
d'une solution d'hydroxyde de sodium (Na+ + HO-) à la concentration molaire C = 10 mol.L-1 + V' = 15 mL d'huile alimentaire puis 20 mL d'éthanol à 90° et, enfin, quelques grains de pierre ponce. L'éthanol joue le rôle de solvant. Ce n'est donc pas un réactif.
• Placer le ballon dans un montage de chauffage à reflux.
• Chauffer à reflux le mélange réactionnel durant environ quinze minutes, puis le laisser
refroidir à l'air libre.
• Dans un bécher de 250 mL verser environ 100 mL de solution concentrée de chlorure de sodium.
• Ajouter le contenu du ballon dans le bécher. Le savon précipite car ce dernier est très peu soluble dans l'eau salée. Cette opération est appelée relargage.
• On filtre alors sur Büchner pour récupérer le savon précipité et on le laisse sécher à l'étuve.
Remarque : l'éthanol est un solvant dans cette réaction, il n'apparait donc pas ni parmi les réactifs ni parmi les produits.
Document 4 : Données
Masses molaires en g.mol-1 : M(oléine=huile) = 884 ; M(glycérol) = 92 ; M(savon) = 304 Masse volumique de l'oléine (huile utilisée) : ρ = 0,89 g.mL-1
Document 5 : Notion de rendement
On appelle rendement, noté R, le rapport suivant : où : nexp est la quantité de matière d'un produit obtenu expérimentalement et nthéo est la quantité de matière du produit obtenu théoriquement si le réactif introduit initialement en défaut est entièrement consommé.
Document 6 : À propos de la solution d'hydroxyde de sodium
La solution d'hydroxyde de sodium (Na+ + HO-) est à la concentration C = 10 mol.L-1. Document 7 : Rendement de synthèse d'un savon dans l'industrie
Lors de la fabrication d'un savon selon un procédé industriel, le rendement est de 85%.
  C57H104O6(l) + 3 Na+(aq) + 3HO-(aq) → 3 C18H33O2Na(s) + C3H8O3
       huile (oléine) ion sodium ion hydroxyde savon glycérol
Document 4 : Données
Masses molaires en g.mol-1 : M(oléine=huile) = 884 ; M(glycérol) = 92 ; M(savon) = 304 Masse volumique de l'oléine (huile utilisée) : ρ = 0,89 g.mL-1
Document 5 : Notion de rendement
On appelle rendement, noté R, le rapport suivant : où : nexp est la quantité de matière d'un produit obtenu expérimentalement et nthéo est la quantité de matière du produit obtenu théoriquement si le réactif introduit initialement en défaut est entièrement consommé.
Document 6 : À propos de la solution d'hydroxyde de sodium
La solution d'hydroxyde de sodium (Na+ + HO-) est à la concentration C = 10 mol.L-1. Document 7 : Rendement de synthèse d'un savon dans l'industrie
Lors de la fabrication d'un savon selon un procédé industriel, le rendement est de 85%.    
Aide 1 : Vers une stratégie de résolution
De quelle(s) grandeur(s) a-t-on besoin pour répondre à la problématique ?
Aide 1 : Vers une stratégie de résolution
Comment peut-on déterminer un bilan de matière à l'état final de la réaction ?
Aide 1 : Vers une stratégie de résolution
Que vaut l'avancement maximal de la réaction ? Quel est le réactif limitant ?
Aide 2 : Détermination de la quantité de matière initiale de l'oléine.
Par quelle grandeur physique (fournie dans l'énoncé) est caractérisée l'huile (l'oléine) sachant que l'oléine est une espèce chimique pure ?
Aide 3 : Détermination de la quantité de matière initiale de chaque ion.
Les ions en solution aqueuse sont caractérisés par leur concentration.

Je ne comprend pas bien cet exercice pouvez vous m'aider ?

Posté par
odbugt1
re : Rendement de la synthèse d'un savon 27-02-18 à 19:13

Bonjour,

Cet énoncé est très long, d'autant plus long qu'avec des copier-coller maladroits certaines parties figurent deux fois.

J'en ai fait un résumé en ne conservant que les parties essentielles et en faisant apparaître en rouge les données indispensables. Ce résumé se trouve en fin de post.

Je te propose le plan suivant pour traiter ton exercice :

1) Calculer (en mol) la quantité de matière d'hydroxyde de sodium introduite dans le ballon.
2) Calculer (en mol) la quantité de matière d'oléine (huile alimentaire) introduite dans le ballon.
3) Etablir un tableau d'avancement de la réaction.
4) Calculer l'avancement maximal et identifier le réactif limitant.
5) Calculer à l'aide du tableau d'avancement la quantité de matière (en mol) puis la masse (en g) de savon qui devrait théoriquement se former.
6) Comparer ce résultat théorique au résultat effectivement obtenu en calculant le rendement.
7) Comparer ce rendement au rendement industriel.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Enoncé résumé :
La masse de savon obtenue, après avoir réalisé le protocole décrit dans cet énoncé, vaut mexp = 6,5 g. À l'aide des documents proposés et de connaissances personnelles, indiquer si le rendement de la synthèse réalisée au laboratoire peut-être considéré comme satisfaisant.

Document 2
: Protocole
• Réaliser un montage de chauffage à reflux ;
• À l'aide d'éprouvettes graduées, verser dans un ballon V = 20 mL d'une solution
d'hydroxyde de sodium (Na+ + HO-) à la concentration molaire C = 10 mol.L-1 + V' = 15 mL d'huile alimentaire
puis 20 mL d'éthanol à 90° et, enfin, quelques grains de pierre ponce. L'éthanol joue le rôle de solvant. Ce n'est donc pas un réactif.
• Chauffer le mélange réactionnel.
• Introduire le contenu du ballon dans un bécher contenant de l'eau salée. Le savon précipite.
• Filtrer pour récupérer le savon et laisser sécher.

Document 4 : Données
Masses molaires en g.mol-1 : M(oléine=huile) = 884 ; M(savon) = 304 Masse volumique de l'oléine (huile utilisée) : ρ = 0,89 g.mL-1

Document 5 : Notion de rendement
On appelle rendement, noté R, le rapport suivant : où : nexp est la quantité de matière d'un produit obtenu expérimentalement et nthéo est la quantité de matière du produit obtenu théoriquement si le réactif introduit initialement en défaut est entièrement consommé.

Document 7 : Rendement de synthèse d'un savon dans l'industrie
Lors de la fabrication d'un savon selon un procédé industriel, le rendement est de 85%.
  C57H104O6(l) + 3 Na+(aq)  +    3HO-(aq)           →     3 C18H33O2Na(s) + C3H8O3

   huile (oléine)        ion sodium     ion hydroxyde                    savon                             glycérol

Posté par
picto
re : Rendement de la synthèse d'un savon 01-05-18 à 00:10

Bonjour.
J'ai fais le même exercice et j'ai trouve que le rendement était 0,46.
Est ce que j'ai eu bon.
Merci

Posté par
odbugt1
re : Rendement de la synthèse d'un savon 01-05-18 à 10:09

Citation :

Bonjour.
J'ai fais le même exercice et j'ai trouve que le rendement était 0,46.
Est ce que j'ai eu bon.
Merci


Probablement oui.
J'ai moi même obtenu un résultat proche du tien sans toutefois être égal.
La différence provient peut être des erreurs d'arrondis.
La bonne manière de faire est de conserver toutes les décimales en cours de calcul et d'arrondir uniquement le résultat final.



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