TPC11

TP C11
RÉACTIONS D'ESTÉRIFICATION
ET D'HYDROLYSE
CORRECTION
II. Étude de la réaction d'estérification :
2) Équation chimique de la réaction
O
2.1. CH3–CH2–OH (l) + CH3–C
(l)
OH
2.2. équation chimique
O
= CH3– C
C2H5OH(l)
éthanol
(l)
+ H2O(l)
O – CH2 – CH3
éthanoate d’éthyle
+ C2H4O2(l)
=
C4H8O2(l)
acide acétique
ester
État du
Avancement
Quantités de matière (mol)
système
(mol)
État initial
0
n1
n2
0
En cours de
x
n2 – x
x
n1 – x
transformation
État final
xf
n2 – xf
xf
n1 – xf
d'équilibre
État final si
xmax
n1 – xmax
n2 – xmax
xmax
totale
µ
m
µ
.V
d
.µ .V
2.3.A. n1 = éthanol = éthanol éthanol Or déthanol = éthanol soit n1 = éthanol eau éthanol
M éthanol
M éthanol
M éthanol
µ eau
0, 79 ×1, 00 × 58
n1 =
= 1,0 mol d'éthanol
46, 0
d
.µ .V
2.4.A. De la même façon n2 = acide eau acide
M acide
+
H2O(l)
eau
0
x
xf
xmax
1, 05 × 1, 00 × 57
= 1,0 mol d'acide éthanoïque
60, 0
2.5.A. Le mélange A est équimolaire, proportions stœchiométriques respectées donc xmax = 1,0 mol
0, 79 ×1, 00 × 75
2.3.B. n1 =
= 1,3 mol d'éthanol
46, 0
1, 05 × 1, 00 × 40
2.4.B. n2 =
= 0,70 mol d'acide éthanoïque
60, 0
2.5.B. Si l'éthanol est le réactif limitant alors xmax = n1 = 1,3 mol.
n2 =
Si l'acide éthanoïque est le réactif limitant alors xmax = n2 = 0,70 mol.
L'acide éthanoïque est limitant, car il conduit à l'avancement maximal le plus faible. xmax = 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) +
H2O(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.
nAH = nBE
soit
nAH = cB.VE.
3.2.2. On a prélevé un volume V = 2,0 mL du mélange réactionnel de volume total VT = 116 mL.
V
V
nAH V = 2,0 mL
Soit nRT = nAH. T
donc nRT = T .c B .VE
nRT VT = 116 mL
V
V
3.2.3. En réalité l'acide éthanoïque n'était pas le seul acide présent à la fin de l'estérification, nRT = nR + nC
Soit nR = nRT – nC .
3.3. D’après le tableau d’avancement: quantité d'ester formé nE = x et quantité d'acide éthanoïque restant
nR = n2 – x.
Il vient nR = n2 – nE ou nE = n2 – nR
V
3.4. nE = n2 – (nRT –nC) = n2 – nRT + n C = n2 – T .c B .VE + nC
V
VEA = 6,8 mL
n2A = 1,0 mol
116
nEA = 1,0 –
× 1, 0 × 6,8 × 10−3 + 36×10–3
2, 0
nEA = 0,64 mol
VEB = 2,7 mL
n2B = 0,70 mol
116
nEB = 0,70 –
× 1, 0 × 2, 7 × 10−3 + 36×10–3
2, 0
nEB = 0,58 mol
4) Conclusion
4.1. D’après le tableau d’avancement xf = nE.
xf
n
4.2. τ(%) =
× 100 = E × 100
xmax
x max
ηA =
0,64
× 100 = 64% ( théoriquement 66% )
1,0
ηB =
0,58
× 100 = 83%
0, 70
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.
C4H8O2(l) + H2O(l) = C2H5OH(l) + C2H4O2(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 : xmax = 1,0 mol
3) Accès à la composition du mélange réactionnel dans l'état final d'équilibre
On obtient VE = 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 :
soit
nAH = cB.VE.
nAH = nBE
3.2.2. On a prélevé un volume V = 2,0 mL du mélange réactionnel de volume total VT = 117 mL.
V
V
nT = T .n AH = T .cB .VE .
V
V
3.2.3. Quantité d'acide totale dosé nT = nF (acide éthanoïque formé) + nC (catalyseur )
Soit nF = nT – nC
4) Conclusion
VT
.cB .VE − nC
xf
nF
V
τ
(%)
=
×100
4. τ(%) =
× 100 =
× 100
xmax
xmax
xmax
117
× 1, 0 × 6, 4 × 10−3 − 36 × 10−3
2, 0
τ=
×100 = 34%
1, 0
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%.