CHIMIE

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Exercices
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Saponification de l’éthanoate d’éthyle
La saponification de l’éthanoate d’éthyle est d’ordre 1 par
rapport à chacun des réactifs. Dans un mélange stœchiométrique,
où les réactifs ont chacun une concentration initiale
égale à 20 mmol . L –1 , on suit le déroulement de la
réaction par dosage acido-basique.
1 • Au bout de 20 min, on prélève 100 mL de la solution
que l’on dilue dans l’eau froide et l’on dose la soude
restante par une solution d’acide chlorhydrique à
0,100 mol . L –1 .L’équivalence est obtenue pour 6,15 mL.
Calculer la constante de vitesse de la réaction.
2 • Quel volume v' d’acide faut-il verser pour doser un
échantillon de 100 mL prélevé 20 minutes plus tard ? Au
bout de combien de temps la saponification est-elle totale
à 1 % près ?
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Substitution sur le bromoéthane
On étudie, à 25° C, l’action d’une solution de soude diluée
sur le bromoéthane ;la réaction totale a pour équation :
CH 3CH 2Br + HO − = CH 3CH 2OH +Br −
On utilise des mélanges stœchiométriques en bromoéthane
et en ion hydroxyde. Soit C 0 la concentration initiale
commune des deux réactifs. Le tableau ci-dessous donne
les temps de demi-réaction pour différentes valeurs de C 0.
C 0 (mmol .L -1 ) 10 25 50 75 100
t 1/2 (min) 1110 445 220 150 110
1 • a. Démontrer que ces données sont compatibles avec
une réaction d’ordre 1 par rapport à chacun des réactifs.
SOS
b. Déterminer la constante de vitesse de la réaction.
2 • L’énergie d’activation de la réaction est E a = 89 kJ . mol −
1 . En déduire le temps de demi-réaction à 40 °C lors d’une
expérience où C 0 vaut 50 mmol . L −1 SOS
3 • On réalise à présent une expérience à 25° C où les
concentrations initiales des deux réactifs sont différentes :
[EtBr] = a ; [HO − ] = b
a. Établir l’équation différentielle reliant l’avancement
volumique de la réaction x V au temps t.
b. En utilisant l’identité :
1
(a – x)(b – x)
établir la relation entre a, b, x V et t.
= 1 1 – 1
(b – a)
(a – x)
(b – x)
c. Exprimer littéralement le temps de demi-réaction de ce
système.
Application :
[EtBr] = a = 25 mmol . L −1 ; [HO − ] = b = 100 mmol . L −1 .
Donnée : R = 8,314 J . K −1 . mol −1 .
SOS : 1 • a. Établir la relation entre C 0 et t 1/2 dans le cas
d’une réaction d’ordre 2.
2 • Relier t 1/2 à T.
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Réalisation d’une atmosphère
artificielle
La décomposition de l’oxyde de diazote N 2O a pour équation :
N 2O (g) = N 2 (g) + 1/2 O 2 (g)
Elle a été proposée pour obtenir une atmosphère convenable
dans les capsules spatiales. TANAKA et OZAKI ont étudié
sa cinétique en introduisant dans un récipient de volume
V constant, préalablement vidé, une quantité a d’oxyde de
diazote, et en mesurant la pression totale à l’intérieur de
l’enceinte en fonction du temps. L’expérience, faite à température
constante, a donné les résultats suivants, la pression
p étant mesurée en bar :
t (min) 0 12 25 45 90
p (bar) 1,000 1,062 1,120 1,195 1,314
1 • Pourquoi est-il nécessaire de procéder à température
constante ? Si l’on admet que la réaction est totale, quelle
sera la valeur de p au bout d’un temps suffisamment long ?
2 • Soit x (t) l’avancement de la dissociation de N 2O.
Exprimer la quantité totale de matière n T à un instant t en
fonction de x et de a. En appliquant l’équation d’état des
gaz parfaits au mélange initial (t = 0, p = p 0) et à l’instant
t, exprimer x (t) en fonction de p(t) et de p 0.
3 • Tracer la courbe représentative de p(t) ; sachant que
V = 3,00 L et que q = 600 °C, en déduire la composition
du mélange réactionnel pour t = 60 min.
4 • Déterminer, à partir du graphique, la valeur de la vitesse
volumique initiale de la réaction. En déduire les valeurs
des vitesses volumiques de formation de tous les participants
à cette réaction.
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Dissociation du complexe
[Fe(phen)3] 2+ en milieu acide
1 • On considère une solution de complexe [Fe(phen) 3] 2+
de concentration 1,0 . 10 −4 mol . L −1 . On y ajoute de l’acide
chlorhydrique en excès. On suppose, dans cette question,
que l’addition d’acide se fait instantanément, à la date
t = 0. Dans l’hypothèse d’une réaction d’ordre 1 par
rapport au complexe, établir l’expression de la variation
de la concentration en complexe en fonction du temps.
La constante de vitesse sera notée k.