TP. Mise en évidence par conductimétrie de l’invariance du quotient
de réaction à l’état d’équilibre du système et ce quel que soit l’état
initial (doc.B2)
Objectifs
Définir le quotient de réaction.
Montrer qu’à une réaction chimique est associée un quotient de réaction invariant (à température
donnée), dans l'état d'équilibre du système et ce, quel que soit l’état initial du système.
Prérequis
A ce stade de l'enseignement, il a été étudié :
- la conductance d'une solution (relation entre la conductance et les concentrations molaires des
espèces ioniques) ;
- les réactions acido-basiques ;
- le caractère non total d'une transformation et la notion d'équilibre chimique.
Si la notion d'équilibre n’a pas été étudiée auparavant, commencer par l'expérience préliminaire car
dans le cas contraire, les objectifs à atteindre sont plus nombreux.
Présentation de la démarche
Il s'agit de montrer que, pour toute transformation mettant en jeu une réaction donnée, le quotient de
réaction est invariant dans l’état d’équilibre du système.
Pour ce faire l’enseignant définit le quotient de la réaction étudiée, puis propose la démarche
suivante :
- à l’aide de mesures de conductance ou de conductivité, déterminer les concentrations molaires
effectives en ions oxonium H3O+ et en ions A- pour des solutions d'acide, HA, de concentrations
molaires apportées ci variables ;
- à l’aide du tableau descriptif de l'évolution du système, déterminer les concentrations molaires
effectives en acide HA ;
- calculer la valeur du quotient de réaction dans l’état d’équilibre et vérifier que celle-ci est
constante quel que soit l’état initial du système.
Il est possible de faire étudier plusieurs réactions au cours de cette séance en répartissant des
solutions d'acides différents dans le groupe d’élèves.
Protocole
Matériel et produits
5 bechers de 50 mL
Papier absorbant
Thermomètre
Conductimètre et cellule de conductimétrie
Solutions d'acide éthanoïque (ou acide acétique) et/ou autres solutions d'acides de concentration
molaire apportée ci : 1,00.10-2, 5,00.10-3, 2,00.10-3 et 1,00.10-3 mol.L-1.
Solutions de chlorure de potassium de concentration molaire apportée 1,00.10-1 ou 1,00.10-2 mol.L-1
(selon l'indication de la notice du conductimètre).
Manipulation
- Installer le conductimètre et la cellule de conductimétrie.
Déterminer la constante de cellule,
, de façon à pouvoir accéder à la valeur de la
conductivité
. Les méthodes de détermination de la constante de cellule sont données dans
« Commentaires, compléments ».