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Suivi temporelle d'une transformation chimique

Posté par
Physical111
13-11-20 à 19:45

Bonjour à tous,
J'ai un exercice merci beaucoup d'avance
Pour mesurer la quantité de matière d'alcool dans le sang , on utilise la réaction chimique suivante :
3 CH3CH2OH(aq) + 2 Cr2O72-
(aq) + 16 H+ (aq)  -->3CH3COOH(aq) + 4 Cr3+ (aq) + 11 H2O(l) .
Cette réaction est lente , son évolution est suivie par dosage .À la date t = 0 , on mélange Vp = 2 mL de sang prélevé au bras d'un conducteur avec V = 10 mL d'une solution
aqueuse acidifiée de dichromate de potassium ( 2 K+ , Cr2O7 2-) de concentration molaire C = 2 .10-2 mol/L .Le volume total du mélange réactionnel est VT= 12 mL .
Un suivi temporel obtenu par dosage des ions dichromate
Cr2O72-
a permis de tracer la courbe ci-contre :
1). Cette méthode ( dosage) est peu commode pour les
raisons pratiques , lesquelles ? quelles sont les
inconvénients de cette méthode ?
2). Dresser le tableau d'avancement du système en
désignant par n0 la quantité de matière initiale d'alcool
présente dans les 2 mL de sang et par n1 la quantité de
matière initiale en ions dichromate introduite dans le
mélange réactionnel ( l'ion H+ est en excès )
3). Quelle relation existe entre l'avancement x de la
réaction, la concentration en ions dichromate [ Cr2O72-]t
dans le mélange, le volume VT du mélange réactionnel et la quantité n1 ?
4). La réaction peut être considérée comme totale .à l'aide du graphique [ Cr2 O7 2- ] = f(t) , calculer l'avancement
maximal
5). Le taux autorisé d'alcool est de 0,5 g dans 1 L de sang . le conducteur est-il en infraction ?
6) Exprimer la vitesse volumique de cette réaction chimique en fonction de [ Cr2O72-]t]t
7). À quel instant cette vitesse est maximale ? déterminer, graphiquement, sa valeur
8). Vers quelle valeur tend la vitesse volumique de réaction lorsque t tend vers l'infini ?
9). Exprimer [ Cr2O72- ](t1/2) en fonction de C , V et xmaxpuis déduire la valeur du temps de demi-réaction
10).Dire en le justifiant, si t1/2 croit ou décroit par élévation de température du milieu réactionnel
Suivi temporelle d\'une transformation chimique
------------------------------------------------------------
1) Les inconvénients:
dosage conductimètrique:
- il faut des espèces ioniques pour créer un courant.
- nécessité d'un conductimètre
2) voici ce que j'ai compris
Suivi temporelle d\'une transformation chimique
Je ne sais pas comment calculer la quantité de matière initiale des réactifs
(Les données de cette exercice n'est pas clair )
•l'ion H+ et H2O sont on excès
Une petite indication s'il vous plaît merci beaucoup d'avance

Posté par
gts2
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 14-11-20 à 08:55

Bonjour,

Pour 2) votre réponse est correcte. "la quantité de matière initiale des réactifs" est n0 et n1 comme vous l'avez correctement indiqué.
3) il suffit d'utiliser 2) et la définition de la concentration.

Posté par
Physical111
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 15-11-20 à 13:05

Bonjour
Merci beaucoup de m'avoir répondu !
Et la question 1 est ce que c'est juste
3)
[Cr2O72-]=[n1-2x]\[VT]
Merci beaucoup
4) une petite indications s'il vous plaît merci beaucoup d'avance

Posté par
gts2
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 15-11-20 à 13:12

Bonjour,

Vous venez de montrer que [Cr2O72-]=f(x).

Il suffit de lire sur le diagramme [Cr2O72-].

Posté par
Physical111
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 15-11-20 à 13:28

Bonjour
D'accord
Mais le graph nous donne la concentration maximale de Cr2O72-
Je ne sais pas comment faire
Merci beaucoup

Posté par
gts2
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 15-11-20 à 13:41

Je ne comprends pas non plus, vous connaissez Vt (donné par le texte), la concentration (que vous lisez sur le graphique), vous pouvez donc connaitre la quantité de matière.

Le graphe ne donne pas "la concentration maximale" mais la concentration en fonction du temps et en particulier à t=0 et t \to \infty.

Posté par
Physical111
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 15-11-20 à 14:05

Bonjour
D'accord j'essaie :
xmax=[Cr2O72-]max/VT
Merci beaucoup

Posté par
gts2
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 15-11-20 à 14:09

NON !
Vous avez dit vous même que [Cr2O72-]=[n1-2x]\[VT] .
Donc au maxi [n1-2xmax]= [Cr2O72-]max * VT

Posté par
Physical111
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 15-11-20 à 14:34

Mais nous ne connaissons pas la valeur de n1

Posté par
gts2
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 15-11-20 à 14:38

Vous connaissez la concentration à t=0.

Posté par
Physical111
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 15-11-20 à 17:47

Bonjour
Oui exactement
[n1-2xmax]= [Cr2O72-]max * VT <=> C/VT-2xmax]=[Cr2O72-max*VT
Avec C = 2 .10-2mol/L
Merci beaucoup

Posté par
Physical111
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 15-11-20 à 17:54

Bonjour
Je suis tellement désolé
n1=C×VT

Posté par
gts2
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 15-11-20 à 18:05

C'est presque cela : la concentration initiale n'est pas la bonne, à cause de la dilution (10 mL dans 12) donc 2*10/12=1,66, mais cela peut se lire directement sur le graphe à t=0.

Donc vous avez deux méthodes pour n1, soit la donnée 10 mL*0,02 soit t=0 12 mL *0,0166. cela doit donner la même chose !

Posté par
Physical111
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 15-11-20 à 18:38

Bonjour
Merci beaucoup à vous !
Donc n1=C×V=0,02×10×10-3=2×10-3 mol
D'où xmax=\dfrac{[Cr_2O_7^{2-}]_m_a_x*V_T-V*C}{-2}=\dfrac{16,8×12-10×0,02×10^{3}}{-2}=-0,8 mmol

Posté par
gts2
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 15-11-20 à 19:25

Le max est relatif à x, donc comme la concentration est c=(n1-2x)/VT, cela correspond à la concentration min, cela se voit autrement en disant qu'il faut que la réaction soit finie, donc à droite du graphe. Donc ce n'est pas 16,8 qu'il faut prendre mais ?    

Vous auriez du vous en apercevoir avec un x<0.

Posté par
Physical111
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 15-11-20 à 19:39

Bonjour
Donc je calcule xmax à partir de cette relation
c=(n1-2x)/VT
Merci beaucoup

Posté par
gts2
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 15-11-20 à 19:42

Oui, c'est bien cela, donc le calcul que vous déjà fait mais avec la bonne valeur de c.

Posté par
Physical111
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 15-11-20 à 19:54

Bonjour
Mais toujours me donne une valeur négatif
xmax=\dfrac{C×V_T-n_1}{-2}=\dfrac{2×10^{-2}-2×10^{-3}}{-2}=-0,009mol

Posté par
gts2
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 15-11-20 à 20:13

n1=C×V=0,02×10×10-3=0.2×10-3 mol

Quand la réaction est fini, je lis c=15,9 mmol/L

Posté par
Physical111
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 16-11-20 à 12:45

Bonjour
J'ai toujours un nombre négatif pour xmax
Merci beaucoup

Posté par
Physical111
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 16-11-20 à 12:45

Bonjour
J'ai toujours un nombre négatif pour xmax
Merci beaucoup

Posté par
gts2
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 16-11-20 à 13:29

Je reprends votre calcul du 15-11-20 à 18:38 avec la nouvelle valeur de c et les parenthèses au bon endroit pour la conversion mL L

x_{max}=\dfrac{[Cr_2O_7^{2-}]*V_T-V*C}{-2}=\dfrac{(15,9×12-10×20)10^{-3}}{-2}= ? qui est positif.

Posté par
Physical111
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 16-11-20 à 21:37

Bonjour
Merci beaucoup à vous !
x_{max}=\dfrac{[Cr_2O_7^{2-}]*V_T-V*C}{-2}=\dfrac{(15,9×12-10×20)10^{-3}}{-2}=\red{4,6×10^{-3} mol =4,6 mmol}
5) je ne comprends pas bien la question une petite indications s'il vous plaît merci beaucoup d'avance
Merci beaucoup

Posté par
gts2
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 16-11-20 à 22:31

Il faut reprendre l'équation de réaction au début du texte pour établir un lien entre l'avancement et la réaction et la quantité d'alcool qui a réagit.  
Puis une fois cette quantité connue, trouver la concentration dans le sang.

Remarque les 15,9 et 20 ont comme unité des mmol/L on trouve donc
4,6×10-3 mmol =4,6 mol
le 10-3 effectuait la conversion L mL.

Posté par
Physical111
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 17-11-20 à 20:33

Bonjour
Merci beaucoup de m'avoir répondu
Je ne comprends pas bien le sens de :
"le conducteur est il en infraction"
D'accord :
On a n0-3xmax=0
<=>n0-3×4,6=0
<=> n0=3×4,6=13,8mmol
Pour la concentration :
[CH3CH2OH]=n0/Vp=13,8/2=6,9 mmol/ml
Merci beaucoup

Posté par
gts2
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 17-11-20 à 22:13

La donnée étant en g/L, il faut convertir la quantité de matière en masse et faire attention au 10x.
Par ex vos 6,9 mmol/mL sont en fait 6,9 mol/mL (cf. mon message précédent)

Posté par
Physical111
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 17-11-20 à 22:22

Bonjour
Merci beaucoup de m'avoir répondu !
"La donnée étant en g/L, il faut convertir la quantité de matière en masse et faire attention au 10x "
Je ne comprends pas bien
Mes calculs sont justes ?
Ce que je comprends ;
n0=[CH3CH2OH]×V
m/M molaire=[CH3CH2OH]*V

Merci beaucoup

Posté par
gts2
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 17-11-20 à 22:31

Vos calculs sont justes à 103 près (cf. mon message du 16-11-20 à 22:31)

Il faut juste convertir la quantité de matière en mole grâce à votre dernière relation.

Posté par
Physical111
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 18-11-20 à 00:03

Bonjour
D'accord merci beaucoup
n0=13,8 mmol =13,8×10-3 mol

Posté par
gts2
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 18-11-20 à 06:06

Excusez-moi : il fallait lire 'convertir la quantité de matière en masse' bien sûr.
Encore une fois la donnée est 0,5g/L

Et de nouveau, il manque un 10-3 (le graphe est en mmol/L)

Posté par
Physical111
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 18-11-20 à 11:05

Bonjour
On a n0=13,8×10-3 mol
[CH3CH2OH)=6,9mol/L
Le 0,5 g/L correspond à la concentration massique qui est égale à m(alcool)/V(alcool) ,
Je ne comprends pas
Merci beaucoup

Posté par
gts2
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 18-11-20 à 11:19

Citation :
On a n0=13,8×10-3 mol

Combien de fois faudra-t-il dire que c'est des mmol car le graphe est en mmol/L

Pour passer en masse vous avez donné la réponse le  17-11-20 à 22:22

Citation :
m/M molaire=[CH3CH2OH]*V

Cela donne quoi comme concentration massique ?

Posté par
Physical111
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 18-11-20 à 11:36

D'accord
m/M molaire=[CH3CH2OH]*Vp
[CH3CH2OH]=\dfrac{m}{\dfrac{M}{V_p}}=\dfrac{m}{M}×\dfrac{1}{V_p}
D'où =[CH 3CH2OH]×M(CH3CH2OH)=6,9×122=
841,8 g/L
Merci beaucoup

Posté par
gts2
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 18-11-20 à 11:53

Je ne comprends pas votre calcul :

Je pars de votre expression : m/M molaire=[CH3CH2OH]*Vp, soit m =M molaire * [CH3CH2OH]*Vp=M molaire * n0 et donc m=46*13,8 10-6=0,6mg dans les 2 mL de prélèvement, et donc dans un litre cela donne ?

Où avez-vous trouvé une masse molaire d'éthanol de 122g/mol ?
Je re-re-répète : il manque le 10-3 provenant du graphe en mmol/L.

Posté par
gts2
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 18-11-20 à 11:54

Remarque : il faut absolument contrôler ce que vous écrivez  :
"Le taux autorisé d'alcool est de 0,5 g dans 1 L de sang" et le votre en a 840 g/L !

Posté par
Physical111
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 18-11-20 à 12:04

D'accord , dans un litre cela donne :
0,3mg
Désolé c'est un erreur de ma part pour la masse molaire j'ai cherché sur la masse molaire de l'alcool et non l'éthanol
[CH3CH2OH]=n0/Vp=13,8/2=6,9 mmol/ml=6,9×10-3 mmol/L
Merci beaucoup

Posté par
gts2
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 18-11-20 à 12:13

NON ! toujours pas.

0,6mg dans les 2 mL  cela donne quelle masse dans 1 L  (sans m)?

Posté par
Physical111
re : Suivi temporelle d'une transformation chimique 18-11-20 à 12:19

J'ai trouvé : 0,3 g
Merci beaucoup



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