Aurelie oct 2000

degré d'avancement d'une réaction chimique

Google

1

acide base

On place dans 1 L d'eau pure 0,1 mol d'ammoniac NH3 et 0,2 mol de d'acide fluorhydrique HF. pKa NH4+ /NH3 =9,2 ; pKa HF/F- = 3,2

  1. Quelle est la réaction prépondérante ? est -elle totale ?
  2. Quel est le réactif limitant ?
  3. Déterminer le degré d'avancement de la réaction.
  4. Calculer les concentrations des différentes espèces présentes dans la solution et le pH de la solution.
corrigé

La constante Kr étant élevée , la réaction est totale.

tableau d'avancement de la réaction :

l'ammoniac est le réactif limitant.

L'avancement est maximal lorsque l'un des réactifs a diparu : x maxi =0,1 mol

concentrations finales et pH :

[NH4+] = [F-]= 0,1 mol L-1.

[HF] = 0,1 mol L-1.

la solution contient l'acide faible HF et sa base conjuguée F- en quantités égales.

C'est une solution tampon et le pH est égal au pKa du couple soit 3,2.

2

acides et métaux

On ajoute m = 1 g de fer à 250 mL d'acide sulfurique tel que la concentration initiale en ion hydronium soit 0,2 mol L-1. ( [sulfate]=0,1 mol L-1)

  1. Ecrire l'équation bilan et déterminer quel est le réactif limitant .
  2. Quel est le degré d'avancement de la réaction.
  3. Calculer le volume de dihydrogène obtenu, les concentrations finales de tous les ions présents et le pH de la solution.
  4. Vérifier que la solution est électriquement neutre. Fe=56g mol-1. V=24 L mol-1.
corrigé

Fe + 2 H3O+ -->Fe2+ + H2 + 2H2O

quantités de matière initiale des réactifs:

  • fer : 1/56 =0,0178 mol
  • ion hydronium : 0,2*0,25= 0,05 mol

réactif limitant, celui qui disparaît le premier soit le fer

avancement maximal : xmaxi = 0,0178 mol

concentrations finales et pH :

  • volume dihydrogène : 0,0178 * 24 = 0,427 L
  • [H3O+]=0,0144 / 0,25 = 0,0576 mol L-1.
  • [Fe2+]= 0,0178 / 0,25 = 0,0712 mol L-1.
  • [SO42-]= 0,1 mol L-1. inchangée
    la solution reste électriquement neutre :
voir la fiche de cours

[H3O+] + 2 [Fe2+] = 2 [SO42-]

0,0576 + 2*0,0712 = 0,2 est vérifiée
3

eau oxygénée et ion permanganate

On dose 10 mL d'une solution d'eau oxygénée de concentration C par une solution de permanganate de potassium à 2 mol L-1 en présence de 1 mL d'acide sulfurique (en excès).

  1. Ecrire l'équation de la réaction de dosage sachant qu'on observe un dégagement de dioxygène.
  2. Exprimer le volume V de permanganate ajouté en fonction du degré d'avancement de la réaction.
  3. Véqui = 20 mL. Calculer l'avancement de la réaction à l'équivalence et calculer la concentration de la solution d'eau oxygénée.
  4. Calculer les concentrations des différentes espèces (excepté H3O+) et le volume de O2 pour 10 mL puis 40 mL de permanganate ajouté.

Volume molaire =24 L mol-1.

corrigé

voir la fiche de cours

2 fois {MnO4- + 8H+ + 5e- --> Mn2+ + 4 H2O }réduction

5 fois { H2O2 --> O2 + 2 H+ + 2e- } oxydation

2 MnO4- + 6 H+ + 5 H2O2 --> 2 Mn2+ + 5 O2 + 8 H2O

quantité de matière initiale d'eau oxygénée : 0,01 C mol

quantité de matière d'ion permanganate ajouté à la date t :x=2V (V en litre)

A l'équivalence les 2 réactifs sont consommés :

0,01C-5x=0 et 2Véqui=2x--> x=0,02 mol et C=10 mol L-1.

pour V=10 mL soit la moitié du volume équivalent --> x=0,5 xmaxi=0,01 mol, l'ion permanganate est le réactif limitant.

[H2O2] = (0,1-0,05 ) / (10+10+1)10-3= 2,38 mol L-1.

[Mn2+]= 0,02/21 10-3 = 0,95 mol L-1.

volume O2 = 0,05*24 = 1,2 L

pour V = 40 mL soit le double du volume équivalent --> x= xmaxi= 0,02 mol, l'eau oxygénée est le réactif limitant.

[MnO4-] = (0,02*2 ) / (10+40+1)10-3= 0,784 mol L-1.

[Mn2+] = 0,04/51 10-3 = 0,784 mol L-1.

volume O2 = 0,1*24 = 2,4 L

retour - menu