Antilles
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2005 ANTILLESDÉTERMINATION D'UNE CONSTANTE D' ÉQUILIBRE PAR DEUX MÉTHODES PARTIE A : La transformation chimique étudiée 1- Donner la définition d'un acide selon Brönsted. Espèce chimique pouvant libérer un proton H+. 2- Dans l'équation ci-dessus, identifier puis écrire les deux couples acide/base mis en jeu. CH3CO2H acide éthanoïque : acide qui va libérer un ion oxonium CH3CO2- ion éthanoate : base conjuguée de l’acide éthanoïque. Couple : CH3CO2H / CH3CO2H3O+ : ion oxonium : acide H2O: eau base conjuguée de l’acide H3O+ Couple : H3O+ / H2O 3- Exprimer la constante d'équilibre K associée à l'équation de cet équilibre chimique. D’après l’équation on peut établir la constante d’équilibre : K=
− [CH3 CO 2 ] eq × [H3 O + ] eq
(sans calculatrice)
[CH3 CO 2H ] eq
PARTIE B : Etude pHmétrique 1- Déterminer la quantité de matière initiale d'acide éthanoïque n1. n1 = c1×V1 = 2,7.10-3×100.10-3 = 2,7.10-4mol 2- Tableau d'avancement ci-dessous en fonction de n1, xmax ou xf. Calcul de l'avancement maximal théorique noté xmax .
Avancement État initial État final théorique État final expérimental ou état d'équilibre x=0 x =xmax CH3CO2H(aq) + H2O(l) = CH3CO2
– (aq)
+
H3O
+ (aq)
n1 n1 -x
en excès en excès
0 x
0 x
x =xf
n1-xf
en excès
xf
xf
A l’état final si la réaction est totale alors le réactif est entièrement consommé donc : nf = n1-xmax = 0 il vient xmax = n1 = C1×V1 xmax = 2,7.10-4mol 3- Concentration molaire finale en ions oxonium de la solution d'acide éthanoïque. Calcul de l'avancement final expérimental de la réaction noté xf Il existe une relation entre le pH et la concentration en ion oxonium : [H3O+] = 10-pH A l’état final, x atteint xf : le nombre de mole d’ion oxonium est : nH3O+ = xf . Or nH3O+ = [H3O+]f×V1 alors xf =[H3O+]f×V1 xf= 10-pH×V1
2005 ANTILLES
Application numérique: On sait que log(2,0.10–4) = – 3,7 alors 10-3,7 =2,0.10-4 xf = 2,0.10-4 ×10-1 = 2,0.10-5 mol 4- Taux d'avancement final τ1 de la