ACTIVITÉ D'EXPLORATION


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La réaction est-elle toujours totale ?





Doc. 2
Tableau d'avancement

Tableau d'avancement
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Défi Python

    Sur la console de programmation en ligne, élaborer un programme permettant de déterminer les quantités de matière à l’état final d’une réaction de type : aA+bBcC+dD\text{a} \,\text{A} + \text{b}\, \text{B} → \text{c}\, \text{C} + \text{d}\, \text{D}, à partir des valeurs des coefficients a\text{a}, b\text{b}, c\text{c} et d\text{d} ainsi que des quantités de matière nAn_\text{A}et nBn_\text{B} introduites dans le programme par l’utilisateur. On suppose pour cela que la réaction entre les réactifs est totale.


      

Questions

Voir les réponses
1. Doc. 2 Proposer des valeurs pour les coefficients a\textbf{a}, b\textbf{b}, c\textbf{c} et d\textbf{d} afin d’ajuster l’équation de cette réaction.

2. Doc. 1 et 2 Déterminer les quantités initiales d’acide butanoïque C4H8O2\text{C}_4\text{H}_8\text{O}_2 et d’éthanol, C2H6O\text{C}_2\text{H}_6\text{O} et compléter la première ligne du tableau (cliquer et compléter les bulles 1, 2, 3 et 4 du tableau ci-dessus).

3. Doc. 2 Remplir alors les cases de la deuxième ligne du tableau (bulles 5, 6, 7 et 8 du tableau ci-dessus) puis la troisième ligne (bulles 9, 10, 11 et 12 du tableau) en supposant que la réaction est totale. Identifier quel est le réactif limitant, s’il existe.

4. Doc. 1 Déterminer la quantité (en mole) de l’ester obtenue par le groupe d’élèves.

5. Doc. 2 En supposant les pertes de matières négligeables lors de la purification, quel est l’avancement réel xreˊelx_\text{réel} de cette réaction ? Correspond-il à l’avancement maximal xmaxx_\text{max} ?

6. En déduire le rendement z=xreˊelxmaxz = \dfrac{x_\text{réel}}{x_\text{max}} pour cette réaction.

Une réaction est limitée par le réactif dit limitant. Celui-ci peut-il ne pas être totalement consommé à la fin de la transformation chimique ?

➜ L’avancement final déterminé expérimentalement correspond-il toujours à xmaxx_\text{max} trouvé dans le tableau d’avancement ?


Doc. 1
La synthèse d’un ester à odeur d’ananas

Ananas
Lors d’une séance de travaux pratiques, un groupe d’élèves a fait la synthèse du butanoate d’éthyle (un ester), composé organique à l’odeur d’ananas. Pour cela, ils ont chauffé à reflux un mélange réactionnel composé au départ de 20 mL d’acide butanoïque C4H8O2\text{C}_4\text{H}_8\text{O}_2 et 20 mL d’éthanol C2H6O\text{C}_2\text{H}_6\text{O}.

En fin de réaction, après les étapes de séparation des différents réactifs et de purification, le produit de cette synthèse est identifié : il s’agit bien du butanoate d’éthyle C6H12O2\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_2. La masse récupérée est :
mester=m_\text{ester} = 16,3 g.

Synthèse de l'activité

Voir les réponses
Lorsqu’on remplit la dernière ligne d’un tableau d’avancement, on suppose que xfinal=xmaxx_\text{final} = x_\text{max}. Quelle caractéristique de la réaction chimique étudiée est nécessaire pour que cette hypothèse de travail soit valable ?

Par intuition

Une réaction totale s’arrête lorsqu’un réactif est entièrement consommé. Est-ce toujours le cas ?

Compétences

RAI/MOD : Modéliser une transformation chimique

RAI/MOD : Utiliser la quantité de matière

Données

  • M(H)=M(\mathrm{H})= 1,0 g·mol-1 ;
  • M(C)=M(\mathrm{C})= 12,0 g·mol-1 ;
  • M(O)=M(\mathrm{O})= 16,0 g·mol-1 ;
  • ρacide but =\rho_{\text {acide but }}= 0,96 g·ml-1 ;
  • ρeˊthanol =\rho_{\text {éthanol }}= 0,79 g·ml-1.
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