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Un nouveau carburant

Posté par
Samsco
14-04-20 à 22:40

Bonsoir j'ai besoin de votre aide svp

Exercice :

Un arrêté ministériel paru au journal officiel du 17 septembre 1987 autorise l'incorporation d'éthanol dans les essences utilisés par les automobiles. L'arrêté limite à 5% ( en volume) la proportion d'éthanol autorisé.
Afin de vérifier si un carburant contenant de l'éthanol est conforme à la légalisation , on le fait réagir avec du permanganate de potassium en milieu acide . Seul l'éthanol est oxydé : il donne de l'acide éthanoique . La réaction s'effectuant à raison de 5 moles d'éthanol pour 4 moles de permanganate MnO_4^{-}. En traitant 10 ml de carburant , on constate l'oxydation est terminée après addition de 5,6.10^{-3} de permanganate de potassium.

a) Calculer la concentration en quantité de matière de l'éthanol dans le carburant.
b) Ce carburant est-il conforme à la légalisation ?

Donnés : masse volumique de l'éthanol 790kg/m^{-3}

Je ne sais pas par quoi commencer aidez moi svp

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 14-04-20 à 22:47

C'est quoi la concentration en quantité de matière?

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 14-04-20 à 22:50

Bonsoir,

Concentration en quantité de matière = concentration molaire.

C'est le nouveau nom qui lui est donné dans le programme.

Pour ce qui est de la relation à connaître, regarde la dernière formule de cette fiche (clique sur la maison) : [lien]

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 14-04-20 à 22:56

D'accord
Est ce que pour écrire l'équation bilan de l'oxydation je dois écrire les demi équations des couples Ox/Red?

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 07:47

Exactement !

Posté par
odbugt1
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 10:04

Bonjour,

Excusez mon intrusion !
C'est juste pour faire remarquer qu'il n'est pas indispensable d'écrire l'équation bilan de la réaction puisque celle ci, une fois obtenue, ne fera que confirmer une donnée de l'énoncé :

" La réaction s'effectuant à raison de 5 moles d'éthanol pour 4 moles de permanganate "

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 10:36

Salut odbugt1,

Au contraire, tu fais bien d'intervenir, je n'avais pas fait attention à cette précision de l'énoncé .

Autant dire qu'écrire l'équation-bilan permettrait de s'entraîner et de retrouver une information déjà fournie par l'exercice ...

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 13:15

Bon j'écris quand mm l'équation

4(MnO^{-}_4 + 8H^{+}+5e^{-} \to Mn^{2+}+4H_2O)
 \\ 
 \\ 5(CH_3CH_2OH +H_2O \to CH_3-COOH + 4H^{+} +4e^{-})
 \\ 
 \\ 4MnO^{-}_4 + 4H^{+}+ 5C_2H_6O  \to 4Mn^{2+} +11H_2O 5C_2H_4O_2
 \\ 
 \\ 
 \\

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 13:18


4(MnO^{-}_4 + 8H^{+}+5e^{-} \to Mn^{2+}+4H_2O)
 \\ 
 \\ 5(CH_3CH_2OH +H_2O \to CH_3-COOH + 4H^{+} +4e^{-})
 \\ 
 \\ 4MnO^{-}_4 + 4H^{+}+ 5C_2H_6O  \to 4Mn^{2+} +11H_2O \red{ + }5C_2H_4O_2
 \\ 
 \\ 
 \\

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 13:26

Comment je calcule la quantité de matière d'éthenol ?

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 13:39

Il suffit de lire l'énoncé ou ton équation-bilan :

Citation :
La réaction s'effectuant à raison de 5 moles d'éthanol pour 4 moles de permanganate


Et c'est quoi l'unité de l'énoncé pour "5,6.10^{-3} de permanganate de potassium" ?

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 13:46

la quantité de matière est 5moles ?

Est ce que l'équation que j'ai écrit tout à l'heure (13h18) est juste?

L'unité est plutôt 5,6.10^{-3} moles

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 13:59

Il faut expliquer ce que tu fais, c'est incompréhensible un chiffre quand il tombe brut sans justification.

Concernant l'équation-bilan, voici ce que je trouve :

( CH3CH2OH +H2O = 4H+ + 4e- + CH3COOH ) x 5

( MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2+ + 4 H2O ) x 4

____________________________________________________________________________________________

5 CH3CH2OH + 4 MnO4- + 12H+ = 5 CH3COOH + 4 Mn2+ + 11 H2O

Exprime désormais la relation entre les quantités de matière des deux réactifs lorsqu'elles sont supposées être introduites dans des proportions stoechiométriques.

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 14:05

Dans l'équation bilan il y a 24 ion
hydrogène qui disparaissent et 20 qui se forment donc il y a 4 qui se forment

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 14:07

\dfrac{n_{éthanol}}{n_{MnO^{-}_4}}

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 14:09

\dfrac{n_{((C_2H_6O)}}{5}=\dfrac{(MnO^{-}_4)}{4}

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 14:10

Samsco @ 15-04-2020 à 14:05

Dans l'équation bilan il y a 24 ion
hydrogène qui disparaissent et 20 qui se forment donc il y a 4 qui se forment

Je ne comprends pas ce que tu veux signifier, désolé

Samsco @ 15-04-2020 à 14:07

\dfrac{n_{éthanol}}{n_{MnO^{-}_4}}


Non ce n'est pas correct, je te conseille d'aller lire attentivement le § sur les proportions stoechiométriques ici (clique sur la maison) : [lien]

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 14:10

Samsco @ 15-04-2020 à 14:09

\dfrac{n_{((C_2H_6O)}}{5}=\dfrac{(MnO^{-}_4)}{4}


Oui c'est beaucoup mieux !

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 14:10

Désolé ,voilà
\dfrac{n_{(C_2H_6O)}}{5}=\dfrac{n_{(MnO^{-}_4)}}{4}

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 14:11

Je t'ai répondu ci-dessus

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 14:13

n_{(C_2H_6O)}=\dfrac{5 n_{(MnO^{-}_4)}}{4}

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 14:17

Pour votre message de 14h 10
J'étais en train de vous dire pourquoi j'ai écrit 4H+ dans l'équation bilan , mais vous pourquoi vous avez écrit 12 H+ ?

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 14:44

Samsco @ 15-04-2020 à 14:13

n_{(C_2H_6O)}=\dfrac{5 n_{(MnO^{-}_4)}}{4}


Oui TB !

Samsco @ 15-04-2020 à 14:17

Pour votre message de 14h 10
J'étais en train de vous dire pourquoi j'ai écrit 4H+ dans l'équation bilan , mais vous pourquoi vous avez écrit 12 H+ ?


C'est noté. J'ai équilibré les hydrogènes, mais pas à l'abri d'avoir fait une erreur d'inattention.

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 14:56

D'accord
Pour la quantité de matière de MnO4- , est ce que c'est 5,6.10^{-3}moles?

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 14:57

A ton avis ?

Si la réaction (ou transformation) chimique s'arrête à partir de là, c'est que les réactifs ont été introduits dans des proportions ... ?

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 15:02

Je sais pas trop ,je ne comprends le sens de la phrase " La réaction.... de permanganate de potassium"

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 15:20

Citation :
La réaction s'effectuant à raison de 5 moles d'éthanol pour 4 moles de permanganate MnO_4^{-}.

C'est une simple lecture de l'équation-bilan qui établit la stoechiométrie précisée par l'énoncé (c'est la relation que tu as exprimée plus haut).

Citation :
En traitant 10 ml de carburant , on constate l'oxydation est terminée après addition de 5,6.10^{-3} mol de permanganate de potassium.


Si la réaction (ou transformation) chimique s'arrête à partir de là, c'est que les réactifs ont été introduits dans des proportions stoechiométriques.

C'est également la relation que tu as exprimée dans ton message de 14h13

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 15:22

Sinon ma question sur ton autre sujet reste d'actualité

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 15:30

Donc si la réaction ne s'était achevée à l'ajout de 5,6.10^{-} mol de permanganate de potassium ,les réactifs n'auraient pas été introduit dans les proportions stœchiométriques

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 15:42

Tout à fait ! Tout comme dans un dosage

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 15:52

Pas encore fait les dosages mais bon... OK.

n_A=\dfrac{5×5,6.10^{-3}}{4}=7.10^{-3}mol
 \\
Vu qu'on traite 10mL (0,01L)  de carburant et que l'arrêté ministériel autorise 5% en volume d'éthanol.

V_A=5.10^{-4}L
 \\ 
 \\ C_A=\dfrac{n_A}{V_A}=\dfrac{7.10^{-3}}{5.10^{-4}}=14 mol.L^{-1}

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 16:56

Pourquoi tu as changé de notation en cours de route ? C'est primordial en physique-chimie de choisir des notations et de s'y tenir.

Ok pour ton calcul de quantité de matière.

En revanche pas d'accord avec ton raisonnement sur les 5% : c'est ce qu'on cherche à vérifier.

Il faut utiliser le volume V = 10 mL = ... L de carburant pour calculer la concentration molaire en éthanol contenue dans ce carburant.

Puis, connaissant sa masse molaire, en déduire la concentration en masse (ou massique) d'éthanol dans ce carburant

puis, connaissant la masse volumique de l'éthanol en déduire un volume d'éthanol contenu dans 1L de ce carburant

et enfin en déduire un pourcentage d'éthanol contenu dans ce carburant, que tu compareras ensuite à la valeur fournie par l'énoncé.

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 17:06

Comment calculer la concentration en masse?

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 17:07

C'est la masse molaire ?

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 17:15

Samsco @ 15-04-2020 à 17:06

Comment calculer la concentration en masse?


Il existe une relation liant la concentration en masse (ou massique) à la concentration molaire. Elle se démontre facilement si tu ne la connais pas par coeur.

Mais oui, la masse molaire intervient dans cette relation ...

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 17:16

A propos ,j'ai change de notation pour faciliter l'écriture avec le latex

C_A=\dfrac{7.10^{-3}}{0,01}=0,7 mol.L^{-1}

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 17:17

OK, précise-le dans ce cas.

C'est correct, je te laisse réfléchir à la suite

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 17:25

Je ne connais pas la concentration massique

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 17:29

C'est du programme de seconde en théorie

La concentration MASSIQUE vaut par définition

Cm(éthanol) = m(éthanol)/V

or par définition de la quantité de matière :

n(éthanol) = m(éthanol)/M(éthanol) <=> m(éthanol) = n(éthanol) x M(éthanol)

si M(éthanol) = masse molaire de l'éthanol

donc Cm(éthanol) = m(éthanol)/V = n(éthanol) x M(éthanol)/V = n(éthanol)/V x M(éthanol)

or par définition de la concentration MOLAIRE,

C = n(éthanol)/V

Finalement, on a Cm(éthanol) = C(éthanol) x M(éthanol)

Cm(éthanol) en g/L
C(éthanol) en mol/L
M(éthanol) en g/mol



***Coquille corrigée => rafraîchir la page !***

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 17:55

Euh , oui je suis plus habitué à dire " masse volumique"

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 18:00

De plus l'énoncé a donné la masse volumique de l'éthanol (790kg/m³)

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 18:10

Samsco @ 15-04-2020 à 17:55

Euh , oui je suis plus habitué à dire " masse volumique"

Horreur ! La notion de masse volumique n'a rien à voir avec la notion de concentration massique

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 18:14

C'est pourtant la même formule

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 18:16

Je te conseille de relire posément ton cours de seconde là-dessus, cela ressemble à la même formule mais ça ne renvoie pas exactement à la même chose :

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 18:24

Ok

Cm=0,7×46=32,2 g/l

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 18:28

Oui, il y a donc 32,2 g d'éthanol dans 1 L d'essence

Maintenant tu peux utiliser la masse volumique fournie pour en déduire le volume d'éthanol contenu dans 1 L d'essence

et enfin en déduire un pourcentage

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 19:14

\rho=m/V
 \\ V=m/\rho
 \\ V=32,2 / 0,79
 \\ V=0,04L

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 20:01

Et donc ?

Quel % d'éthanol dans 1L de carburant ?

Posté par
Samsco
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 20:27

0,04L ---> 1L
x ---> 100%

x=4%

Donc il y a 4% d'éthanol dans 1L de vinaigre

Vous avez dit durant tout l'exo Combien de ....dans "1L" de vinaigre pourtant l'énoncé parle 10mL (0,01L) de vinaigre.

Posté par
gbm Webmaster
re : Un nouveau carburant 15-04-20 à 20:36

Oui, si on trouve 4% d'éthanol dans l'essence (et non le vinaigre), c'est que la réglementation est respectée.

A partir du calcul en concentration molaire (message du 15-04-20 à 17:16), il est plus simple de raisonner sur 1L (mol/L, g/L ...) pour le calcul du pourcentage.

Après, si on a 4% d'éthanol dans l'essence, alors dans 10 mL d'essence on a 0,40 mL d'éthanol

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