TPC11

TP C11
RÉACTIONS D'ESTÉRIFICATION
ET D'HYDROLYSE
CORRECTION
II. Étude de la réaction d'estérification :
2) Équation chimique de la réaction
O O
2.1. CH
3
–CH
2
–OH
(l)
+ CH
3
–C (l) = CH
3
– C (l) + H
2
O
(l)
OH O – CH
2
– CH
3
éthanoate d’éthyle
2.2. équation chimique
C
2
H
5
OH
(l)
+ C
2
H
4
O
2(l)
= C
4
H
8
O
2(l)
+ H
2
O
(l)
éthanol acide acétique ester eau
État du
système Avancement (mol) Quantités de matière (mol)
État initial 0 n
1
n
2
0 0
En cours de
transformation x n
1
– x n
2
– x x x
État final
d'équilibre x
f
n
1
– x
f
n
2
– x
f
x
f
x
f
État final si
totale x
max
n
1
– x
max
n
2
– x
max
x
max
x
max
2.3.A.
1.
éthanol éthanol éthanol
éthanol éthanol
m V
nM M
µ
= = Or d
éthanol
=
eau
éthanol
µ
µ
soit 1. .
éthanol eau éthanol
éthanol
d V
nM
µ
=
n
1
=
0,79 1,00 58
46,0
× ×
= 1,0 mol d'éthanol
2.4.A. De la même façon
2
. .
acide eau acide
acide
d V
nM
µ
=
n
2
=
1,05 1,00 57
60,0
× ×
= 1,0 mol d'acide éthanoïque
2.5.A. Le mélange A est équimolaire, proportions stœchiométriques respectées donc x
max
= 1,0 mol
2.3.B. n
1
=
0,79 1,00 75
46,0
× ×
= 1,3 mol d'éthanol
2.4.B. n
2
=
1,05 1,00 40
60,0
× ×
= 0,70 mol d'acide éthanoïque
2.5.B. Si l'éthanol est le réactif limitant alors x
max
= n
1
= 1,3 mol.
Si l'acide éthanoïque est le réactif limitant alors x
max
= n
2
= 0,70 mol.
L'acide éthanoïque est limitant, car il conduit à l'avancement maximal le plus faible. x
max
= 0,70 mol
3) Accès à la composition du système chimique dans l'état final d'équilibre
3.1.1. Équation de la réaction support du titrage : AH
(aq)
+ HO
–(aq)
= A
–(aq)
+ H
2
O
(l)
3.1.2. Une réaction servant de support à un titrage doit être rapide et totale .
3.2.1. À l'équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques: la quantité
d’acide initiale est égale à la quantité de soude versée.
n
AH
= n
BE
soit n
AH
= c
B
.V
E
.
3.2.2. On a prélevé un volume V = 2,0 mL du mélange réactionnel de volume total V
T
= 116 mL.
Soit n
RT
= n
AH
.
V
V
T
donc n
RT
= V
.c .V
V
T
B E
n
AH
V = 2,0 mL
n
RT
V
T
= 116 mL

3.2.3. En réalité l'acide éthanoïque n'était pas le seul acide présent à la fin de l'estérification, n
RT
= n
R
+ n
C
Soit n
R
= n
RT
– n
C
.
3.3. D’après le tableau d’avancement: quantité d'ester formé n
E
= x et quantité d'acide éthanoïque restant
n
R
= n
2
– x.
Il vient n
R
= n
2
– n
E
ou n
E
= n
2
– n
R
3.4. n
E
= n
2
– (n
RT
–n
C
) = n
2
– n
RT
+ n
C
= n
2
– V
.c .V
V
T
B E
+ n
C
V
EA
= 6,8 mL
n
2A
= 1,0 mol
n
EA
= 1,0 –
3
116
1,0 6,8 10
2,0
−
× × × + 36
× 10
–3
n
EA
= 0,64 mol
V
EB
=
2
,
7
mL
n
2B
= 0,70 mol
n
EB
= 0,70 –
3
116
1,0 2,7 10
2,0
−
× × ×
+ 36 × 10
–3
n
EB
= 0,58 mol
4) Conclusion
4.1. D’après le tableau d’avancement x
f
= n
E
.
4.2. τ (%) = 100
max
×
x
x
f
=
max
100
E
n
x×
η
ηη
η
A
= 100
0,164,0
× = 64% ( théoriquement 66% ) η
ηη
η
B
= 0,58
100
0,70
× = 83%
4.3. La réaction d'estérification est limitée , car son rendement est inférieur à 100%.
Elle est lente , car il a fallu laisser une semaine le mélange réactionnel à l’étuve.
4.4. Dans le cas B, le mélange n’est plus équimolaire, il y a un excès d’un des réactifs (l'éthanol) qui
entraîne un déplacement d’équilibre dans le sens direct.
III. Étude de la réaction d'hydrolyse :
2) Équation de la réaction ester + eau = alcool + acide carboxylique
2.1. C
4
H
8
O
2(l)
+ H
2
O
(l)
= C
2
H
5
OH
(l)
+ C
2
H
4
O
2(l)
Les produits formés sont les réactifs de la réaction d’estérification : l’acide éthanoïque et l’éthanol .
2.2. Le mélange est équimolaire, et les coefficients stœchiométriques sont égaux à 1,donc : x
max
= 1,0 mol
3) Accès à la composition du mélange réactionnel dans l'état final d'équilibre
On obtient V
E
= 6,4 mL de soude versée pour atteindre l'équivalence.
3.2.1. À l'équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques :
n
AH
= n
BE
soit n
AH
= c
B
.V
E
.
3.2.2. On a prélevé un volume V = 2,0 mL du mélange réactionnel de volume total V
T
= 117 mL.
n
T
= V
.
V
T
AH
n
= V
. .V
V
T
B E
c .
3.2.3. Quantité d'acide totale dosé n
T
= n
F
(acide éthanoïque formé) + n
C
(catalyseur )
Soit n
F
= n
T
– n
C
4) Conclusion
4. τ (%) =
max max
100 100
fF
xn
x x
× = ×
max
V. .V
V
(%) 100
TB E C
c n
x
τ
−
= ×
τ
ττ
τ =
3 3
117 1,0 6,4 10 36 10
2,0
100
1,0
− −
× × × − × × = 34%
La réaction d'hydrolyse est lente (chauffage à reflux d’une heure) et limitée (rendement de 34%).
On peut remarquer que dans le cas du mélange équimolaire, le rendement de l’estérification + le
rendement de la réaction d’hydrolyse correspond à 100%.