Physique-Chimie Terminale Spécialité

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Préparation aux épreuves du Bac

1. Constitution et transformations de la matière

Composition et évolution d'un système

Ouverture de thème p. 16-17

Ch. 1

Modélisation des transformations acide-base

Ch. 2

Analyse physique d'un système chimique

Ch. 3

Méthode de suivi d'un titrage

Ch. 4

Évolution temporelle d'une transformation chimique

Ch. 5

Évolution temporelle d'une transformation nucléaire

BAC

Thème 1

Prévision et stratégie en chimie

Ouverture de thème p. 146-147

Ch. 6

Évolution spontanée d'un système chimique

Ch. 7

Équilibres acide-base

Ch. 8

Transformations chimiques forcées

Ch. 9

Structure et optimisation en chimie organique

Ch. 10

Stratégies de synthèse

BAC

Thème 1 bis

2. Mouvement et interactions

Ouverture de thème

p. 290-291

Ch. 11

Description d'un mouvement

Ch. 12

Mouvement dans un champ uniforme

Ch. 13

Mouvement dans un champ de gravitation

Ch. 14

Modélisation de l'écoulement d'un fluide

BAC

Thème 2

3. Conversions et transferts d'énergie

Ouverture de thème

p. 402-403

Ch. 15

Étude d’un système thermodynamique

Ch. 16

Bilans d'énergie thermique

BAC

Thème 3

4. Ondes et signaux

Ouverture de thème

p. 462-463

Ch. 17

Propagation des ondes

Ch. 18

Interférences et diffraction

Ch. 19

Lunette astronomique

Ch. 20

Effet photoélectrique et enjeux énergétiques

Ch. 21

Évolutions temporelles dans un circuit capacitif

BAC

Thème 4

Annexes

Ch. 22

Méthode

Chapitre 6

Activité 2 - Activité expérimentale

90 min

Constante d'équilibre

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Objectif :Déterminer la valeur du quotient de réaction à l'état final d'une transformation non totale.

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Problématique de l'activité

Une transformation chimique non totale tend vers un état d'équilibre.

Comment caractériser la composition d'un système à l'équilibre ?

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Doc. 1
Réaction étudiée

Le zoom est accessible dans la version Premium.

Crédits : Andréa Aubert/EDS

Lors de cette expérience, on étudie la réaction acide‑base entre l'acide éthanoïque

CH_{3} COOH(aq)

et l'eau. Cet acide est le soluté majoritaire du vinaigre.

Il est notamment utilisé au quotidien pour enlever les traces de calcaire et détartrer les bouilloires.

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Doc. 2
Quotient de réaction

On considère une réaction chimique d'équation :

a A (a q) + b B (a q) ⇄ c C (a q) + d D (a q)

Le quotient de réaction

Q_{r}

est défini par la relation :

Q_{r} = \frac{( \frac{[ C ]}{c ^{\circ}} ) ^{c} \cdot ( \frac{[ D ]}{c ^{\circ}} ) ^{d}}{( \frac{[ A ]}{c ^{\circ}} ) ^{a} \cdot ( \frac{[ B ]}{c ^{\circ}} ) ^{b}}

Q_{r}

: quotient de réaction

[A], [B], [C]

[D]

: concentrations des espèces en solution (mol·L^-1)

a, b, c, d

: coefficients stœchiométriques

c^{\circ}

: concentration standard égale à

c^{\circ} = 1

mol·L^-1

Seules les concentrations des espèces dissoutes en solution interviennent dans l'expression. Les espèces chimiques sous forme solide, notées (s), ou le solvant, composé liquide majoritaire, noté (l), n'apparaissent pas.

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Doc. 3
Matériel nécessaire

Quatre béchers de 25 mL
pH‑mètre étalonné
Quatre solutions d'acide éthanoïque de concentration en soluté apporté :
$c_{1} = 1, 0 \times 1 0^{- 3}$ mol⋅L^-1
$c_{2} = 2, 0 \times 1 0^{- 3}$ mol⋅L^-1
$c_{3} = 5, 0 \times 1 0^{- 3}$ mol⋅L^-1
$c_{4} = 1, 0 \times 1 0^{- 2}$ mol⋅L^-1
Conductimètre étalonné

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Données

Conductivités molaires ioniques à 25 °C :
$λ (H_{3} O^{+}) = 34, 98 \times 1 0^{- 3}$ S⋅m²⋅mol^-1 et
$λ (CH_{3} COO^{-}) = 4, 10 \times 1 0^{- 3}$ S⋅m²⋅mol^-1

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Questions

RAI/ANA : Élaborer un protocole
RAI/MOD : Modéliser une transformation
VAL : Analyser des résultats

Compétence(s)

1. Écrire l'équation de réaction entre l'acide éthanoïque

CH_{3} COOH(aq)

et l'eau

H_{2} O(l)

2. Exprimer le quotient de réaction

Q_{r}

associé à cette réaction.

3. À l'aide des expressions littérales, dresser le tableau d'avancement de la réaction.

	Avancement	$+$	$\to$	$+$
État initial	$x = 0$ mol
État intermédiaire	$x$
État final	$x_{max}$

4. Exprimer la concentration en quantité de matière des ions oxonium

[H_{3} O^{+}]

en fonction de la conductivité de la solution et des conductivités molaires ioniques.

5. À l'équilibre, exprimer les concentrations

[CH_{3} COOH]_{eq}

en fonction de

[H_{3} O^{+}]_{eq}

6. Proposer un protocole pour déterminer le quotient de réaction à l'équilibre, noté

K

7. Calculer

K

pour chacune des solutions d'acide. Comparer les valeurs obtenues à partir des quatre solutions d'acide avec des concentrations initiales différentes.

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Synthèse de l'activité

En déduire l'influence des conditions initiales sur la valeur du quotient de réaction à l'équilibre, appelée plus simplement constante d'équilibre et notée

K

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