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Groupe « OUTILS – CHIMIE ».
DE L’AVANCEMENT D’UNE REACTION CHIMIQUE AU BILAN DE MATIERE DE LA
TRANSFORMATION CORRESPONDANTE
SITUATION DE LA SEANCE DANS LA PROGRESSION :
Référence au programme officiel : Partie III, 2.2.
C’est le TP de conclusion de l’année dans lequel de nombreuses notions sont présentes (techniques de laboratoire,
quantité de matière, volume molaire, réaction chimique, équation chimique, avancement,…).
OBJECTIF ET PRINCIPE :
Objectif
Entraîner l’élève à la technique du tableau d’avancement et montrer qu’il permet, à partir d’un automatisme simple
à acquérir, de répondre à des questions variées relatives à une réaction chimique.
Prérequis
Il est essentiel que l’élève ait bien acquis la relation entre la concentration et la quantité de matière et qu’il ait
déjà eu une introduction à l’avancement d’une réaction chimique. En particulier, l’élève doit avoir une idée sur
la façon d’établir le tableau d’avancement d’une réaction chimique, par exemple, le tableau d’avancement relatif à
la réaction du vinaigre avec l’hydrogénocarbonate de sodium. Par ailleurs, si le TP vinaigre-bicarbonate a été fait,
l’élève sera familiarisé avec une approche qualitative de cette réaction de production du dioxyde de carbone.
Principe du TP
Ce TP a été construit en plusieurs étapes progressives. Chacune d’elle ayant un objectif intégré à l’objectif
d’ensemble du TP.
La première partie se limite à la préparation de l’expérience.
En deuxième partie, l’élève fait une première mesure qui lui permet de se familiariser avec l’appareillage, nouveau
pour lui. Sur le plan théorique, il manipule l’avancement dans un cas simple. Il en déduit une information sur un
réactif.
En troisième partie, il va prendre conscience de l’aspect automatique du travail qui lui est demandé et s’apercevoir
qu’il peut prévoir le résultat quantitatif du bilan de matière. il en déduit donc une information sur un produit.
En quatrième partie (que souvent les élèves n’ont pas le temps de terminer), il y a inversion du réactif limitant.
Cette difficulté est prise en charge par le tableau d’avancement. Si l’élève se trompe sur la nature du réactif
limitant, bien que l’énoncé l’aide, il trouvera expérimentalement une valeur suffisamment différente de celle
prévue pour être alertée de son erreur.
La cinquième partie élargie le débat, et ne nécessite pas d’être réalisée dans la salle de TP. Elle peut se faire à la
maison, ou au cours suivant. Elle fait apparaître la notion de proportions stœchiométriques de façon graphique.
C’est une autre approche de l’étude de la stœchiométrique, rendue possible en exploitant la puissance du tableau
d’avancement.
MATERIEL :
- Une burette graduée.
- Un ballon de 250 mL et un porte ballon.
- Un bouchon percé de deux trous aux dimensions du ballon.
- Une cuve à eau.
- Un tube en caoutchouc souple pour permettre la récupération d’un gaz.
- Une éprouvette graduée de 250 mL et éventuellement un système pour la maintenir renversée.
- Balance.
- Spatule.
- Entonnoir.
- Une solution d’acide chlorhydrique de concentration comprise entre 1,5 et 2,5 mol.L-1 (environ 30 mL
par binôme).
- Hydrogénocarbonae de sodium (environ 1,5 g par binôme).