ExerciceI PROPRIETES DE L'ACIDE PROPANOIQUE (6,5pts)

Pondichéry 2005 EXERCICE I. PROPRIETES DE L'ACIDE PROPANOÏQUE (6,5 points)
Correction © http://labolycee.org 1 - Étude de la réaction entre l'acide propanoïque et l'eau 1.1. Pour préparer la solution S à partir de S0, il faut effectuer une
dilution :
Solution mère : S0 Solution fille : S
C0 = [pic] = [pic]= 0,20 mol.L-1 C = 2,0.10-3 mol.L-
1.
V0 = ? V = 1,00 L
Au cours de la dilution la quantité de matière d'acide propanoïque se
conserve : C0.V0 = C.V
(0,25) Soit V0 = [pic]= 10 mL
(0,25)On prélève 10 mL d'acide propanoïque de la solution S0, à l'aide
d'une pipette jaugée de 10 mL munie de son système de pipetage. On verse
l'ensemble dans une fiole jaugée de 1000 mL et ajoute de l'eau distillée au
trois-quarts. On agite puis on complète, avec de l'eau distillée, jusqu'au
trait de jauge. 1.2. H H O
(0,25) H - C - C - C
H H O-H
1.3. (0,25) AH(aq) + H2O(l) = A-(aq) + H3O+(aq) |1.4. (0,5)Équation | AH(aq) + H2O(l) = A-(aq) + |
|chimique |H3O+(aq) |
|État du |Avancement |Quantités de matière (en mol) |
|système |(mol) | |
|État initial|0 |n0 = 2,0.10-3|Excès |0 |0 |
|État final |xéq |n0 - xéq |Excès |xéq |xéq |
|État final |xmax |n0 - xmax = 0|Excès |xmax |xmax |
|si totale | | | | | |
1.5. (0,5) ( = (1.[H3O+(aq)]éq + (2.[A-(aq)]éq = (1.[pic] + (2.[pic] =
[pic].((1 + (2) 1.6. (0,5) D'après la relation précédente [pic] [pic] donc convertir V en
m3
[pic]= 1,61.10-4 mol
(0,5) [H3O+(aq)]éq = [A-(aq)]éq = [pic] = [pic]= 1,61.10-4 mol.L-1 1.7. (0,5) [HA(aq)]éq = [pic] = 1,8.10-3 mol.L-1 1.8. (0,25) KA = Qr, éq = [pic] = 1,4.10-5
(0,25) pKA = -log(KA) = 4,8
2. - Réaction de l'acide avec un alcool 2.1. (0,25) C'est une réaction d'estérification :
(0,25) C3H6O2 (l) + C4H10O (l) = H2O (l) + C7H14O2
(l) O
2.2. (0,25)Eau : H2O Propanoate de butyle : CH3 - CH2 - C
O - CH2 - CH2 -
CH2 - CH3
(0,5)
|2.3. Équation chimique | C3H6O2 (l) + C4H10O (l) = H2O (l) |
| |+ C7H14O2 (l) |
|État du |Avancement |Quantités de matière (en mol) |
|système |(mol) | |
|État initial|0 |n0 = 0,20 mol|n0 = 0,20 |0 |0 |
| | | |mol | | |
|En cours de |x |n0 - x |n0 - x |x |x |
|transformati| | | | | |
|on | | | | | |
[pic] 2.4. K = Qr, éq = [pic]
[pic] = [pic] or xéq et (n0 - xéq) > 0, donc [pic] = [pic]
(n0 - xéq) . [pic] = xéq n0 . [pic] - xéq . [pic] = xéq xéq ( 1 + [pic]) = n0. [pic] xéq = [pic] (0,5) xéq = [pic] = 0,13 mol
2.5. (0,25) ( = [pic] = 65% En théorie, on doit obtenir 66,7%. Mais
le manque de chiffres significatifs des données conduit à cette légère
différence. 2.6. (0,5) L'augmentation de température (chauffage) est un facteur
cinétique, il ne va pas influer sur le taux d'avancement final.
L'ajout d'un catalyseur augmente seulement la vitesse de réaction et ne
modifie pas le taux d'avancement final.
C'est la proposition 3 qui convient: On élimine un des produits formés, ce
qui déplace l'équilibre dans le sens de la formation de ce produit, donc
xéq augmente.
Le chauffage à reflux permet de conserver dans le milieu réactionnel tous
les réactifs et produits, le taux d'avancement final ne sera pas meilleur. Le montage de distillation nécessaire pour éliminer l'eau est le n°2.
Le montage 1 est un simple chauffage, le montage 3 correspond à un
chauffage à reflux.