Aurélie 21/05/07
 

concours Geipi saponification d'un ester et conductimétrie 2007

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exercice 5 : 

On met a reagir a 25°C un ester E, de formule semi-developpee CH3COOCH(CH3)CH3 avec une quantite n0 = 5,0.10-2 mol de soude (hydroxyde de sodium) et on suit au moyen dfun conductimètre la conductance G d'fune cellule conductimetrique plongée dans le mélange, en fonction du temps.

On rappelle que G est proportionnelle à la conductivité de la solution : G = k.s.

 

  1. Donner le nom de l'ester E en nomenclature officielle.
  2. Ecrire avec les formules semi-développees l'équation de la réaction chimique qui intervient.
  3. Donner les noms et les formules développées des produits formés.
    - Pour chacun des produits, entourer sa fonction chimique et la nommer.
  4. On désire opérer en présence d'un excès de E, quelle masse minimale mmin de E doit-on mettre en oeuvre ?
  5. On réalise l'experience avec 0,1 mol de l'ester E. Sachant que la réaction peut être considérée comme totale, porter graphiquement l'évolution de la quantité de chaque espèce en solution en fonction de l'avancement x. Echelle : 1 unité = 10-2 mol.
  6. La conductivité s est reliée aux concentrations des différents ions (exprimées en mol.m-3) par leur conductivité molaire ionique l. Donner l'unité de l.
  7. Donner l'expression correcte de G(t) en fonction de :

    - k = constante de cellule

    - G0= conductance initiale à t = 0

    - conductivites molaires ioniques l a- des anions a- présents

    - x = avancement de réaction

    - V = volume total (constant)

  8. On peut exprimer l'avancement x en fonction de G(t), G0 et Goo (Goo est la conductance au bout d'un temps supposé infini) : x=n0 (G0-G) / (G0-Goo). Determiner le temps de demi-réaction.

    NB : toutes les grandeurs sont exprimées dans les unités du système international.

 

Nom de l'ester E en nomenclature officielle :

CH3COOCH(CH3)CH3 : éthanoate de 1-méthyléthyle.

Equation de la réaction chimique de saponification :

On désire opérer en présence d'un excès de E :

masse minimale mmin de E :

n(ester) = n0 = 5,0.10-2 mol.

masse molaire de l'ester M= 5*12+10+32=102 g/mol

masse (g) = masse molaire (g/mol) * quantité de matière (mol)

mmin= M n(ester) = 102*5 10-2 ; mmin= 5,1 g.

On réalise l'expérience avec 0,1 mol de l'ester E. Sachant que la réaction peut être considérée comme totale, porter graphiquement l'évolution de la quantité de chaque espèce en solution en fonction de l'avancement x. Echelle : 1 unité = 10-2 mol.
avancement (mol)
ester
+ ion hydroxyde
= ion éthanoate
+ propan-2-ol
initial
0
0,1
0,05
0
0
en cours
x
0,1-x
0,05-x
x
x
fin
xmax =0,05
0,1-xmax =0,05
0,05-xmax =0
xmax =0,05
xmax =0,05
La quantité de matière d'ion sodium reste constante, égale à n0 = 5,0.10-2 mol.

La conductivité s est reliée aux concentrations des différents ions (exprimées en mol.m-3) par leur conductivité molaire ionique l.

unité de l : S m2 mol-1.

Expression de G(t) :

G0= k s0= k( lNa+ +lHO-)n0/V

G(t) = k s=k [ lNa+ n0 +lHO-(n0-x) +lAc-x ]/V

G(t) = k [ n0 (lNa+ +lHO-)+x(lAc--lHO-) ]/V

G(t) = G0 +k x(lAc--lHO-) /V.

 

On peut exprimer l'avancement x en fonction de G(t), G0 et Goo (Goo est la conductance au bout d'un temps supposé infini) : x = n0 (G0-G) / (G0-Goo).

Temps de demi-réaction.

à t½, l'avancement est égal à la moitié de l'avancement final soit x½ = 0,025 mol

G0= 0,184 S ; Goo =0,068 S ( lecture graphe)

G½ = G0-x½ /n0(G0-Goo) = 0,184 -0,025/0,05 (0,184-0,068) = 0,126 S.

 

 
 

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