TP05 Etat Equilibre conductimetrie EL by SL3BoA

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									Chimie / Chapitre 5 : Etat d’équilibre d’un système                                                              TP 5



                  Etude de l’état d’équilibre par
                         conductimétrie
Le but du TP est de voir les différents facteurs qui influent ou non sur la constante d’équilibre.


1. Rappels de conductimétrie                                                                                        I
    La conductance G d'une portion de solution électrolytique est donnée par la relation                      G=
                                                                                                                    U
                                               où I est en Ampère, U en Volt, et G en Siemens.

  On mesure cette conductance grâce à une cellule de conductimétrie en imposant une tension
   alternative sinusoïdale entre les deux électrodes d’aire S et distantes de l.
  La conductivité  d'une solution caractérise son aptitude à conduire le courant. Elle est
     proportionnelle à la conductance et se mesure en Siemens par mètre : G = k. 

                   où k = S / l est la constante de cellule qui s'exprime en m, G en Siemens,  en S.m -1.
    La conductivité d'une solution ionique contenant des ions différents notés Xi de concentration
    [Xi] et de conductivité molaire ionique  i est donnée par la relation :

                                                  =   i . [ Xi ]

  avec  en S.m–1,  i en S.m 2 .mol–1 et [ Xi ] en mol.m-3 (Attention aux unités pour les calculs)


2. Montage utilisé
 Alimenter le boîtier de mesure : fiche rouge +15V,
fiche noire 0V, fiche verte -15V.                                                           Boitier de              V
                                                                       Alimentation         mesure
                                                                       -15V ; 0V ; +15V
 Mesure de l’intensité : brancher un voltmètre sur la
sortie 2 (bleue), on lit I(mA)=5xUmesurée(V).
                                                                                                                    V
 Mesure de la tension : brancher un voltmètre sur la
sortie 1 (jaune), (relier les masses des deux                                                        cellule
voltmètres) ; on lit : U(V)=Umesurée(V)




Avant d’utiliser la cellule, il faut la rincer à l’eau distillée, puis avec un peu de la solution dont on
veut mesurer la conductivité.

La constante de cellule utilisé pendant le TP vaut k = 0,0090 m.



      La moitié des élèves étudiera la réaction de l'acide éthanoïque avec l'eau l'autre moitié la
     réaction de l'acide méthanoïque avec l'eau. L'acide sera noté AH et la base conjuguée A–.




65995c37-ea13-4df8-b75c-4ed751436d68.rtf                                                                  TS – sesames
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Chimie / Chapitre 5 : Etat d’équilibre d’un système                                                                TP 5


   3. Influence de l’état initial sur le quotient de réaction à l’équilibre
     3.1. Mesures
 Verser dans un bécher environ 25 mL de solution de l’acide étudié de concentration 10–2 mol.L–1.
 Rincer la cellule et mesurer la conductance G, puis compléter la 1ère colonne du tableau suivant.
              Concentration C en mol.L–1        1,0.10–4            1,0.10–3       5,0.10–3      1,0.10–2
                   tension U (V)                  0,50                0,50           0,50          0,50
                   Intensité I (A)
                 Conductance G (S)
                Conductivité  (S.m–1)
 Faire de même avec toutes les solutions pour compléter le tableau.

     3.2. interprétation
 1. Compléter le tableau d'avancement (ci-dessous) permettant de décrire l'évolution du système au
   cours de la réaction de l'acide étudié avec l’eau. Celle-ci étant rapide, on considère que l’état
   d’équilibre est tout de suite atteint.
                           avancement
                                               AH          +         H2O       =          A–        +       H3O+
                              (mol)
      Etat initial            x=0
       Etat final               xf
      (équilibre)

 2. Quelle relation peut-on écrire entre les concentrations des ions présents dans la solution ?
 3. Donner l’expression littérale de la conductivité de la solution d'acide étudiée en fonction des
   conductivités molaires ioniques et des concentrations des ions présents.
 4. En déduire la relation suivante :
                                                             
                                        [H3O+] =
                                                    ( H 3 O )  0 (A - )
                                                      0         +


 5. Compléter les deux premières lignes du tableau ci-dessous.
    ATTENTION ! avec la formule précédente, [H3O+] calculé est en mol.m–3 !

 6. A l’aide du tableau d’avancement, déterminer la concentration molaire de l’acide étudié [AH]f à
   l’équilibre.
 7. Exprimer le quotient de la réaction et calculer sa valeur à l’équilibre.
                     Concentration en soluté
                                                1,0.10–4        1,0.10–3       5,0.10–3        1,0.10–2
                       apporté (mol.L-1)
                       [H3O+]f en mol.L-1
                         [A-]f en mol.L-1
                        [AH]f en mol.L-1
                           Qr éq (=K)

Valeurs des conductivités molaires ioniques à 25°C 0 ( H3O+) = 35,0 . 10-3 S.m2.mol-1
                                                 0 ( CH3COO– ) = 4,09 . 10-3 S.m2.mol-1
                                                 0 (HCOO– ) = 5,46 . 10-3 S.m2.mol-1

 8. Que peut-on dire du quotient de réaction Qr éq à l’équilibre ? A quoi correspond cette grandeur
   lorsque l'état d'équilibre est atteint ? Proposer une propriété importante de la constante d’équilibre.

4. Influence de la nature de l’acide sur la constante d’équilibre:
 Comparer les constantes d’équilibre des 2 acides étudiés dans la classe.
 Proposer une nouvelle propriété importante de la constante d’équilibre.
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                                                          2/2

								
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