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PROBLEME A RESOUDRE n° 6-B : Constante d'équilibre K associée à la réaction entre l'acide éthanoïque et l'eau (d'après Annales 0)

(Calculatrice autorisée)

 

ENONCE :


· 1-
Ecrire l'équation de la réaction modélisant la transformation entre l'acide éthanoïque CH3COOH et l'eau.

· 2- On souhaite déterminer la constante d'équilibre K associée à cette réaction à l'aide d'une mesure conductimétrique.

On appelle constante de cellule A le rapport de la conductance G et de la conductivité de la solution s.

On peut donc écrire la relation : G = A s .

Dans les conditions de l'expérience, la constante de cellule vaut A = 2,5 × 10 - 3 m.

Dans un bécher, on verse un volume V0 = 100 mL d'une solution S0 d'acide éthanoïque, de concentration molaire apportée C0 = 1,00 × 10 - 3 mol.L- 1. On immerge la cellule d'un conductimètre. Celui-ci mesure une conductance de valeur G = 11,5 µS.

On note l la conductivité molaire ionique de l'ion oxonium H3O + et l' la conductivité molaire ionique de l'ion acétate CH3CO2-.

La conductance G de la solution est-elle changée si on modifie l'un des paramètres suivants en gardant les autres identiques :

2.1. la concentration apportée C0.

2.2. le volume V0 de la solution.

2.3. la température de la solution.

Pour chacun des paramètres, justifier la réponse.

Données :

·On rappelle l'expression de la conductivité s en fonction des concentrations effectives des espèces ioniques X i en solution : s = S l i [ X i ]

·Conductivités molaires ioniques à 25 °C (conditions de l'expérience)

l = 3,5 × 10 - 2 S . m² / mol (ion oxonium) l' = 4,1 × 10 - 3 S . m² / mol (ion acétate)

·Dans cette solution, la faible concentration des ions HO - rend négligeable leur participation à la conduction devant celle des autres ions.

· 3- Donner l'expression du quotient de réaction à l'équilibre Qr,eq associé à l'équation précédente et en déduire une relation entre l'avancement final Xfinal, Qr,eq, C0 et V0.

· 4- Donner l'expression de G, conductance de la solution et en déduire une relation entre G et l'avancement final Xfinal. Calculer la valeur de Xfinal en mol.

· 5. Calculer le taux d'avancement final. La transformation peut-elle être considérée comme totale ?

· 6. Constante d'équilibre K associée à la réaction étudiée.

6.1. Calculer Qr,eq.

6.2. En déduire la constante d'équilibre Ka.

6.3. La valeur de Qr,eq est-elle modifiée si on utilise une solution plus diluée ? Justifier.

 

Après avoir résolu ce problème, consultez la solution type.

 

A VOIR :

Problème résolu n° 6-A : Détermination par conductimétrie d'une constante d'équilibre.

Problème n° 6 B ci-dessus (à résoudre) : Constante d'équilibre K associée à la réaction entre l'acide éthanoïque et l'eau.

Problème n° 6 C (à résoudre) : Détermination d'une constante d'équilibre par deux méthodes (Bac 2005 - Antilles)

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