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Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool

Posté par
Loola
11-10-11 à 17:05

Bonjour à tous !!


j'ai un DM à rendre à la rentrée, et j'aimerais que quelqu'un puisse me confirmer (ou pas) mes réponses a certaines questions, car je les trouve dans certains cas problématiques ...

J'ai attaché la courbe au poste...

Alors on a :

l'équation suivante : 2HcrO4- + 3C3H8O + 8H+ --> 2cr3+ + 3C3H6O + 8H2O

On appelera B les ions HcrO4- et A C3H8O
[A]0 = 15 mmol/L
[B] 0 = 10 mmol/L
[H30+]0 = 405 mmol/l

On me demande : quel est le réactif limitant ?

>> Alors là j'ai fait
Si A réactif limitant alors selon l'équation de la réaction, [A]0 - 3x(t)/V = 0 d'où
x(t)/V = [A]0/3 = 15/3 = 5 mmol/L

De la même manière, si B réactif limitant, on aura [B]0 - 2x(t)/V = 0 d'ou
x(t)/V = [B]0/2 = 10/2 = 5 mmol/L

D'après ce que j'ai trouvé, on a dont A et B réactif limitant ... :/ ???

J'ai donc un probleme pour le reste car on me demande de déterminer graphiquement t1/2, OR sur le graphique la concentration est en mol/L et moi j'ai une concentration en mmol/L....


Enfin, je suis un peu perdue ...

Merci de bien vouloir m'aider Bisou

Vitesse volumique de réaction - oxydation d\'un alcool

Posté par
122155
re : Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool 11-10-11 à 17:47

Salut:
1) la réponse est correcte ,les deux réactifs sont limitants. le mélange est donc stœchiométrique.

est qu'est ce qu'on vous demande dans la 2ème question??

Posté par
122155
re : Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool 11-10-11 à 17:58

Pour déterminer graphiquement t1/2
2HcrO4- + 3C3H8O + 8H+ --> 2cr3+ + 3C3H6O + 8H2O
En appelant  B les ions HcrO4- et A C3H8O
Tableau d'avancement:
2 B   +     3A  +        8H+ -->   2cr3+ +  3C3H6O + 8H2O
  n1         n2           n3        0        0    excès  
n1-2x         n2-3x       n3-8x     2x        3x    excès  

=>   [cr3+]=2x/V   d'où   x=\frac{[cr^{3+}].V}{2}
et tu as v=\frac{1}{V}\frac{dx}{dt}

=====>         v=\frac{1}{2}\frac{d[cr^{3+}]}{dt}

Posté par
coriolan
re : Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool 11-10-11 à 18:01

bonjour,
puisque x=5 mmol/L pour A et B ,on est dans les conditions stoechiométriques.
Aucun réactif n'est limitant par rapport à l'autre.
On peut raisonner avec les concentrations et non les qtés de matière si le volume réactionnel ne varie pas (c'est le cas ici) et si l'on fournit la concentration  des réactifs dans le mélange initial.Cela semble être le cas d'après ton résumé
Par contre cela serait faux si on mélangeait un volume V1 de A (de concentration Ao)avec un volume V2 (de concentration Bo) .Il faudrait alors calculer les qtés  de matière initiales pour trouver le réactif limitant.

le graphique devrait être gradué en mmol/L .

D'autre part ,le graphique semble tendre vers 8 mmol/L alors qu'on prévoit 10 mmol/( avec xmax=5mmol/L )C'est troublant.

Peux tu recopier la partie de l'énoncé qui décrit la façon dont le mélange est réalisé?

Posté par
Loola
re : Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool 11-10-11 à 18:37

Bonjour !! Merci de ta réponse

122155, dans la deuxième question on me demande "Quelle sera la composition du mélange réactionnel à la fin de l'expérience ?"


Pour v, j'avais bien trouvé çà, Merci Mais le probleme est avec le graphique qui est en MOL/L, et moi j'ai seulement des valeurs en mmol/L ://

Posté par
Loola
re : Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool 11-10-11 à 18:39

Bonjour Coriolan, merci de ta réponse !!

Oui, je confirme, ici le volume ne varie pas.

Oui, justement le graphique est ... bizarre :/

Après je pense que l'erreur vient de moi, mais je ne vois pas où...

Pour l'énoncé complet voici le lien : http://cbeche.online.fr/archives_07-08/exos_cor_07_08/ts/dst_ts/dst_1/ts_dst_1.pdf

c'est au niveau de l'expérience 2.

Merci

Posté par
coriolan
re : Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool 11-10-11 à 21:44

bonsoir,
Puisqu'il  n'y a pas d'erreur de données,8mmol/L ne peut pas correspondre à l'asymptote car ,la réaction étant totale,xmax=5mmol/L  donc [Cr3+]=10 mol/L au bout d'un temps infini.

le temps de demi-réaction correspondra à la date pour laquelle x=xmax/2 ,soit [Cr3+]=5mmol/L  soit t=100min


la question "composition du milieu à la fin de l'expérience" est ambigüe.
si on considère la fin de l'expérience à t=400min,alors x=4mmol/L
si la fin est à t=,alors x=5 mmol/L

Qu'en pense 12255,que je salue!

Posté par
122155
re : Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool 12-10-11 à 00:33

Salut Coriolan , salut Loola
le graphique devrait être gradué en mmol/L .  tout à fait d'accord .
d'après la courbe il parait que la réaction n'est pas totale ,car son évolution est arrêtée lorsque : [Cr3+]=8m.mol

2 B   +         3A     +        8H+ -->     2cr3+ +    3C3H6O + 8H2O
10             15               405         0        0    excès  
10-2x/V         15-3x/V         405-8x/V     2x/V        3x/V    excès

2x/V=8m.mol/L  => x/V= 4 m.mol/L
d'ou la composition du mélange final:

[B]f=10-2x/V=2m.mol/L      
[A]f= 15-3x/V=3 m.mol/L      
[H+]f= 405-8x/V=396  
[cr3+]f= 2x/V=8m.mol/L        
[C3H6O]f=  3x/V=12m.mol/L

Pour déterminer graphiquement t1/2
on sait que x(t_{1/2})=\frac{x_f}{2}  donc : [cr^{3+}]_{t_{(1/2)}}=\frac{[cr3+]_f}{2}=\frac{8}{2}=4m.mol/L
donc :t1/270mn

Posté par
Loola
re : Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool 12-10-11 à 12:18

Oooh merci beaucoup !!

çà m'éclaire beaucoup.. C'est un peu difficile de savoir par quoi commencer (voir que l'évolution semble arrêtée vers 8mmol/L) mais le reste çà va...


merci beaucoup à tous les 2, vraiment


Et j'avais juste une dernière question : est ce que c'est grave si je dis dans le tableau d'avancement que H+ est en excès ?


Et je sais calculer une vitesse de réaction (avec la tangente et tout), mais j'y arrive pas à t=0


Voila Merciiii

Posté par
122155
re : Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool 12-10-11 à 13:54

d'après le tableau d'avancement:
2 B   +                 3A     +        8H+ -->        2cr3+         +    3C3H6O  + 8H2O
10                    15               405                        0            0                excès              concentrations en m.mol/L
10-2\frac{x}{V}              15-3\frac{x}{V}        405-8\frac{x}{V}           2\frac{x}{V}                3\frac{x}{V}       --    

=>   [cr3+]=2\frac{x}{V}     d'où  x=\frac{[cr^{3+}].V}{2}

par définition la vitesse volumique: v=\frac{1}{V}.\frac{dx}{dt}

or: \frac{dx}{dt}=\frac{V}{2}.\frac{d[Cr^{3+}]}{dt}  donc  v=\frac{dx}{dt}=\frac{1}{2}.\frac{d[Cr^{3+}]}{dt}
graphiquement   v=\frac{1}{2}.[Cr3+]/t
à t=0 il suffit de tracer la tangente à la courbe en ce point , choisir deux points de cette courbe et en déduire la valeur de :[Cr3+]/t

Posté par
coriolan
re : Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool 12-10-11 à 19:18

bonjour,
je ne suis pas d'accord sur la valeur t(1/2)=70 min.
pour consommer la totalité du réactif limitant (soit A soit B puisque A et B sont dans les proportions stoechiométriques) x=5 mmol/L
Pour la moitié de réactif consommé,x=2,5 mmol/L ce qui correspond à la formation de 2x mmol/L de Cr3+ soit 5 mmol/L.
d'après la courbe t(1/2)=100min

Posté par
122155
re : Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool 12-10-11 à 20:18

salut:
mais la réaction n'est pas totale , on aura alors:
                            x_{(t_{1/2}} =\frac{x_f}{2}  

           et non pas       x_{(t_{1/2})} =\frac{x_{max}}{2}

Posté par
Loola
re : Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool 13-10-11 à 09:26

Bonjour !!

Mais comment savoir que la réaction n'est pas totale ?.. Peut - être que sur le graphique, la non évolution de la courbe indique justement une fin de réaction, non ?

Posté par
coriolan
re : Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool 13-10-11 à 09:49

J'avoue être perplexe.
Si la réaction est totale (ou quasi totale) il faut prendre xf=xm=5mmol/L
Si elle est limitée, xf peut être déduit de la courbe qui tend vers une asymptote avant xm.Dans ce cas,ce serait  xf=4 mmol/L
Le tracé de la courbe est trop court pour assurer qu'il y a une asymptote à 8mmol/L.Si on place  une feuille tangente en un point de fin de courbe ,la feuille est légèrement oblique et non parallèle à l'axe des temps.
C'est cela que je trouve embarrassant.

Posté par
Loola
re : Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool 13-10-11 à 12:50

Et puis, si on a déjà déduit xmax = 5 mmol/L, on ne peut pas monter jusqu'à 8, si ? Ou jme trompe ?

Posté par
coriolan
re : Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool 13-10-11 à 13:53

attention:ne pas confondre x et la concentration en  Cr3+
x=4mmol/L correspond à [Cr3+]= 8mmol/L
x=5mmol/L  correspond à [Cr3+]=10mmol/L

Posté par
Loola
re : Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool 13-10-11 à 13:58

Ah oui !! Oups, merci

Posté par
Loola
re : Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool 13-10-11 à 14:04

Si je ne me trompe pas, si la réaction était totale (en tout cas sur le graphique), on ne devrait pas avoir [Cr3+] = 10 mmol/L ? (ou jme trompe encore ..)

Posté par
coriolan
re : Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool 13-10-11 à 19:24

bonsoir,
Cette réaction est totale.On peut le justifier par des calculs qui ne sont pas au programme de TS.(je n'ai pas fait la vérification,mais j'ai trouvé un énoncé qui reprend les mêmes données et dans lequel on affirme que la réaction est totale)
Puisque la réaction est totale(il aurait été utile de le préciser dans l'énoncé) ,le temps de demi réaction se calcule à partir de xf=xmax.
Cependant ,une réaction peut être totale rapidement ou au contraire au bout d'une durée très longue.C'est le cas ici ,puisque'à t=400min ,il ne s'est formé que 8mmol/L alors que la concentration maximale sera 10mmol/L (vraisemblablement au bout de plusieurs jours).

Posté par
Loola
re : Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool 13-10-11 à 19:43

Ok Coriolan, ce qui expliquerait que le graphique s'arrete à t = 400 minutes? sinon on pourrait pas le représenter x)

Dis moi, tu trouves combien pour la vitesse volumique à t=0 ? En fait, je sais la calculer, mais sauf a t=0, jtrouve ... 0


En tout cas, merci beaucoup, vraiment, vraiment !!

Posté par
coriolan
re : Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool 13-10-11 à 21:17

pour v= 0,tu traces la tangente à l'origine.
la pente de cette tangente vaut d[Cr3+]/dt au point t=0
comme 12255 l'a détaillé,v=1/2* d[Cr3+]/dt soit la moitié de la valeur calculée graphiquement.

Je trouve d[Cr3+]/dt= 10/60 mmol.L-1.min-1 pour t=0

Comme le calcul résulte d'un tracé de tangente,la valeur trouvée peut varier d'un tracé à l'autre .

Posté par
Loola
re : Vitesse volumique de réaction - oxydation d'un alcool 15-10-11 à 11:24

Merciiiiiii Merci beaucoup



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