Exercice n°3 étude cinétique d'une réaction 4 pts
Il s'agit du facteur cinétique responsable de la diminution de la vitesse volumique
de réaction. 2.4. Le temps de demi-réaction est la durée au bout de laquelle ...
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Afrique 2007 Exercice n°3 ÉTUDE CINÉTIQUE DUNE RÉACTION (4 points)
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1. La transformation étudiée
1.1. La fiole jaugée de volume 25,0 mL contenait V1 = 1,0 mL de 2-chloro-2-méthylpropane.
Ce qui correspond à une quantité de matière n1 = EMBED Equation.DSMT4 .
Ensuite on a prélevé un volume V0 = 5,0 mL de solution S, soit un volume cinq fois plus faible que celui de la fiole. Donc n0 = EMBED Equation.DSMT4 = EMBED Equation.DSMT4 .
n0 = EMBED Equation.DSMT4 = 1,8.103 mol
1.2. Équation chimique(CH3)3C-Cl(l) + 2 H2O(l) = (CH3)3C-OH(l) + H3O+ + Cl(aq)État du systèmeAvancement (mol)Quantités de matière (mol)État initial0n0excès0négligeable0État intermédiairexn0 xexcèsxxxÉtat finalxmaxn0 xmax = 0excèsxmax = n0xmax = n0xmax = n0
Daprès le tableau, à chaque instant [H3O+] = [Cl(aq)].
1.3. Conductivité du mélange : ( = EMBED Equation.DSMT4 .[H3O+] + EMBED Equation.DSMT4 .[Cl(aq)]
( = EMBED Equation.DSMT4 .[H3O+]
1.4. Comme [H3O+] = EMBED Equation.DSMT4 , on obtient ( = EMBED Equation.DSMT4 . EMBED Equation.DSMT4
1.5. EMBED Equation.DSMT4 Attention V exprimé en m3, V = 200,0 + 5,0 mL = 205,0 (106 m3
EMBED Equation.DSMT4 = 1,80(103 mol
EMBED Equation.DSMT4 = n0 = xmax donc la transformation est bien totale.
1.6. EMBED Equation.DSMT4 = EMBED Equation.DSMT4 . EMBED Equation.DSMT4 = EMBED Equation.DSMT4 . EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4 = EMBED Equation.DSMT4 donc x = EMBED Equation.DSMT4
1.7. Pour ( = 0,200 S.m-1, x = EMBED Equation.DSMT4 = 9,6(104 mol
2. Exploitation des résultats
2.1. Le coefficient directeur de la tangente, à linstant t, à la courbe x(t) est égal à EMBED Equation.DSMT4 .
On trace la tangente et on calcule son coefficient directeur.
La vitesse volumique de la réaction sen déduit en le divisant par le volume V de la solution.
2.2. Au cours du temps, la tangente à la courbe devient de plus en plus horizontale donc EMBED Equation.DSMT4 diminue.
La vitesse de réaction diminue puis tend vers zéro.
2.3. La concentration du réactif, 2-chloro-2méthylpropane, diminue au cours du temps. Il sagit du facteur cinétique responsable de la diminution de la vitesse volumique de réaction.
2.4. Le temps de demi-réaction est la durée au bout de laquelle lavancement atteint la moitié de sa valeur finale. Ici xf = xmax = n0 (la transformation est totale)
Pour t = t1/2, on a x(t1/2) = EMBED Equation.DSMT4 = 0,9 mmol.
2.5. Même expérience à une température plus élevée.
2.5.1. Voir courbe bleue ci-dessus.
2.5.2. La température est un facteur cinétique. Si elle augmente, alors la vitesse volumique de réaction augmente. Lavancement final est atteint plus rapidement, donc t1/2 est plus faible.
25 min ( 16,1 cm
t1/2 min ( 0,8 cm
soit t1/2 = (25(0,8)/16,1 = 1,2 min
16,1 cm
0,8 cm
t1/2
x(t1/2)
