Physique-Chimie Terminale Spécialité

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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
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
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 7
Équilibres acide-base
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
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
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
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 9
Activité 4 - Activité expérimentale
90 min

Contrôle cinétique

8 professeurs ont participé à cette page
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Objectif : Mettre en œuvre des conditions expérimentales permettant d'améliorer le rendement ou la vitesse.
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Problématique de l'activité
Au cours de son travail préparatoire, une chimiste s'interroge sur les conditions expérimentales à mettre en œuvre afin d'optimiser sa synthèse et plus particulièrement afin d'optimiser la vitesse de formation du produit désiré.
Comment optimiser la vitesse d'une synthèse ?
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Doc. 1
Hydrolyse du bromure de tertiobutyle

Hydrolyse du bromure de tertiobutyle
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L'eau joue ici le rôle de solvant et de réactif. Des espèces ioniques étant produites, la cinétique de cette réaction peut être suivie par conductimétrie.
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Doc. 2
Protocole proposé

  • Placer 80 mL d'eau distillée dans un grand bécher.
  • Dans un second bécher, placer 0{,}5 mL de bromure de tertiobutyle dissous dans 25 mL d'acétone.
  • Plonger la cellule de conductimétrie et le barreau aimanté dans le bécher contenant l'eau, puis mettre en fonctionnement l'agitateur magnétique.
  • Vérifier que les contenus des deux béchers sont à la même température avant de verser la solution de bromure de tertiobutyle dans l'eau.
  • Déclencher le chronomètre au moment où la solution de bromure de tertiobutyle est versée dans l'eau.
  • Mesurer la conductivité (en arrêtant l'agitation lors de la mesure) toutes les 30 s pendant 20 min. Utiliser le même calibre pour toutes les mesures.
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Doc. 3
Solubilité du bromure de tertiobutyle

L'eau est nécessaire pour que la réaction ait lieu. Or, le bromure de tertiobutyle n'est pas soluble dans l'eau. L'acétone est le solvant qui permet la mise en contact de l'eau et du bromure de tertiobutyle puisqu'il solubilise ces deux espèces chimiques.
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Données

  • Conductivités molaires ioniques : \lambda\left(\mathrm{Br}^{-}\right)=7{,}8 mS·m2·mol-1 et \lambda\left(\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}\right)=35{,}0 mS·m2·mol-1
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Supplément numérique

  • Acétone
  • Bromure de tertiobutyle
  • Pissette d'eau distillée
  • Deux béchers de 100mL
  • Bécher de 200mL
  • Éprouvette graduée de 100mL
  • Pipette graduée de 1,0mL et propipette
  • Bain thermostaté
  • Agitateur magnétique et barreau aimanté
  • Conductimètre étalonné sur support
  • Chronomètre
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Questions
Compétence(s)
REA : Mettre en œuvre un protocole
REA : Effectuer des mesures avec des capteurs
VAL : Exploiter un ensemble de mesures
1. Exprimer la conductivité \sigma(t) de la solution en fonction de la concentration du bromure de tertiobutyle notée c(t), puis exprimer la conductivité finale \sigma_{\infty} en fonction de la concentration initiale c_{0} du bromure de tertiobutyle. En déduire l'expression :
c(t)=\frac{c_{0} ·\left(\sigma_{\infty}-\sigma(t)\right)}{\sigma_{\infty}}

2. Mettre en œuvre le protocole proposé.


3. Tracer les évolutions temporelles de la conductivité \sigma(t), de la concentration c(t), puis celle de la vitesse volumique de disparition v(t) du bromure de tertiobutyle. Vérifier que cette évolution suit une loi de vitesse d'ordre 1.

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4. Étant donné le matériel fourni, préciser les facteurs cinétiques susceptibles d'être modifiés. Identifier les opérations à réaliser pour améliorer la cinétique de la synthèse.


5. Proposer, puis mettre en œuvre un nouveau protocole optimisant la vitesse volumique de disparition.
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Synthèse de l'activité
À partir de l'ensemble des tracés obtenus par les différents groupes, donner les conditions afin d'optimiser la cinétique de la formation du tertiobutanol.
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