Thème : Constitution et transformations de la matière Niveau : Terminale Spécialité Chapitre 8 : Evolution spontanée d’un système chimique Activité expérimentale – Etude d’un équilibre chimique - Corrigé Caractère total ou non total d’une réaction chimique 1. Travail à effectuer On rappelle que l’équation de la réaction associée à la transformation chimique de l’acide éthanoïque avec l’eau est : CH3 COOH(aq) + H2 O(l) ⇄ CH3 COO− (aq) + H3 O+ (aq) 1. Construire un tableau d’avancement de la réaction correspondant à l’expérience décrite dans le document 2. Etat du système Avancement CH3 COOH(aq) + H2 O(l) ⇄ CH3 COO− (aq) + H3 O+ (aq) Etat initial 0 n0 Solvant 0 0 Etat final xf n0 − xf Solvant xf xf 2. On suppose la réaction totale. Calculer la valeur de l’avancement maximal noté 𝑥𝑚𝑎𝑥 . Si on suppose la transformation totale alors l’acide éthanoïque est le réactif limitant. On a donc n0 − xmax = 0 soit 𝐱 𝐦𝐚𝐱 = 𝐧𝟎 = 𝟓, 𝟎𝟎 × 𝟏𝟎−𝟓 𝐦𝐨𝐥. 3. En utilisant la mesure de pH effectuée lors de l’expérience, calculer la valeur de l’avancement final noté 𝑥𝑓 . Par définition, nf (H3 O+ ) = [H3 O+ ]f × V0 et, d’après le tableau d’avancement, nf (H3 O+ ) = xf donc xf = [H3 O+ ]f × V0 . De plus, par définition, [H3 O+ ]f = 10−pH donc 𝐱 𝐟 = 𝟏𝟎−𝐩𝐇 × 𝐕𝟎 soit xf = 10−3,9 × 50,0 × 10−3 = 𝟔, 𝟑 × 𝟏𝟎−𝟔 𝐦𝐨𝐥. 4. En déduire le taux d’avancement final de la réaction puis conclure quant au caractère total ou non de la transformation chimique qui a lieu entre l’acide éthanoïque et l’eau. Par définition = xf xmax donc = 10−pH × V0 soit = 𝟎, 𝟏𝟑 soit 13 %. n0 < 𝟏 donc la transformation chimique qui a lieu entre l’acide éthanoïque et l’eau n’est pas totale. Quotient de réaction à l’état final 2. Travail à effectuer 1. Compléter le tableau d’avancement de la réaction ci-dessous pour une concentration molaire c en acide éthanoïque et un volume V de solution : Etat du système Etat initial Avancement 0 Etat final xf CH3 COOH(aq) + cV c V − xf H2 O(l) Solvant ⇄ CH3 COO− (aq) + 0 H3 O+ (aq) 0 Solvant xf xf 2. A l’aide du tableau d’avancement : nf (H3 O+ ) Par définition, [H3 O+ ]f = . V 𝐱𝐟 D’après le tableau d’avancement, nf (H3 O+ ) = xf donc [𝐇𝟑 𝐎+ ]𝐟 = . 𝐕 Par définition, [CH3 COOH]f = nf (CH3 COOH) . V D’après le tableau d’avancement, nf (CH3 COOH) = c V − xf donc [CH3 COOH]f = Or [H3 O+ ]f = xf donc [𝐂𝐇𝟑 𝐂𝐎𝐎𝐇]𝐟 = 𝐜 − [𝐇𝟑 𝐎+ ]𝐟 . V c V − xf xf =c− . V V 3. Après avoir complété le tableau ci-dessous, montrer que la valeur du quotient de réaction à l’état final ne dépend pas de la composition initiale du système à une température donnée. Solution c (mol. L−1 ) pH + [H3 O ]f = 10−pH [CH3 COO− ]f = [H3 O+ ]f [CH3 COOH]f = c − [H3 O+ ]f . [CH3 COO− ] [H3 O+ ] Q r,eq = [CH3 COOH] Solution 1 1,0 × 10−1 2,9 1,0 × 10−3 1,0 × 10−3 9,9 × 10−2 Solution 2 1,0 × 10−2 3,4 4,0 × 10−4 4,0 × 10−4 9,6 × 10−3 Solution 3 4,0 × 10−3 3,6 2,5 × 10−4 2,5 × 10−4 3,7 × 10−3 1,6 × 10−5 1,7 × 10−5 1,7 × 10−5
