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DM PCSI Cinétique chimique



  1. #1
    Shadowlugia

    DM PCSI Cinétique chimique


    ------

    Bonjour,

    j'ai un exercice de cinétique qui me pose pas mal de soucis, donc j'aurais besoin d'un peu d'aide si possible...

    I. Etude de la réaction de décomposition de l'éthanal

    on étudie à 447°C et à volume constant la réaction en phase homogène gazeuse : CH3CHO --> CH4 + CO
    on mesure pour cela la pression totale du mélange gazeux, l'éthanal étant pur au dé"part. On obtient :
    t (min) 0 4 8.6 13.8 19.7 33.9

    P (mm Hg) 212.5 223.1 233.7 244.4 255 276

    1) Montrer que la réaction est d'ordre 2 par rapport à l'éthanal
    2) calculer la valeur de sa constante de vitesse en mol/L/min, sachant qu'une hauteur de 760 mm de mercure correspond à 1.013 bar.

    II. Phénolphtaléine

    la phénolphtaléine est un indicateur acide-base et un médicament. On étudiera sa synthèse puis on s'intéressera à quelques-une de ses propriétés chimiques
    EN milieu franchement basique, on a (les chiffres entre parenthèses sont des charges)
    PPh(2-) + HO(-) <--> PPhOH(3-)
    sens 1 : gauche droite sens 2 : droite gauche

    on néglige dans un premier temps la réaction dans le sens 2; l'évolution est suivie par spectrophotométrie en se plaçant à 550 nm (longueur d'onde où seul PPh(2-) absorbe; les mesures se font à température 25°C

    1.1.a) pourquoi précise-t-on la température des mesures

    1.1.b) écrire la loi de Beer-Lambert en précisant la signification de chaque terme et les limites de cettes loi

    Pour répondra aux questions 1.2 et 1.4 on pourra effectuer une régression linéaire

    1.2 une expérience où les concentrations initiales en PPh(2-) et en HO(-) son égales à 6.05;10^-5 et 1.0 mol/L donne

    t (min) 0 0.5 1 1.5 2 2.5

    A 1.9 1.547 1.262 1.027 0.838 0.681

    t(min) 3 3.5 4 5

    A 0.555 0.454 0.367 0.245

    1.2a) dans quelle situatio ncinétique se trouve-t-on ?
    1.2.b) déterminer l'ordre de la raéction par rapport à PPH(2-)
    1.2c) quelle est la valeur de la constante apparente k app de vitesse ?

    1.3) On réalise une série d'expériences avec [HO(-)] (t=0) variable et on obtient les résultats suivants, où k app s'exprime dans un système d'unités où le temps est en min et les concentrations en mol/L

    [HO(-)] (t=0) 0.05 0.10 0.20 0.30
    k app 2.04.10-² 4.11*10-² 8.18*10-² 0.124

    1.3.a) déterminer l'ordre de la réaction par rapport à HO(-)
    1.3.b) quelle est la valeur de la constante k1 de vitesse de la réaction dans le sens 1

    1.4) dans un deuxième temps, on piursuit les mesures assez longtemps pour que la réaction inverse ne puisse pas être négligée. elle est d'orde 1 par rapport à PPhOH(3-) et l'on note k2 sa constante de vitesse.
    On note x le taux (ou degré)d'avancement volumique de la réaction
    on réalse une expérience où l'absorbance initiale A0 = 0.805 et l'absorbance à l'équilibre A (inf) = 0.105, avec une concentration initiale en hydroxyde de sodium de 0.05 mol/L et celle de PPh(2-) 2.58.10^-5 mol/L
    on obtient

    t (min) 2 6 10 12 14

    A 0.776 0.715 0.660 0.633 0.609

    t (min) 16 20 22 24 26

    A 0.586 0.542 0.522 0.502 0.484

    a) montrer que [HO(-)] peut être considérée comme constante au cours du temps

    b) établir une équa diff en x, puis l'intégrer. on pourra introduire x (inf) la valeur de x à l'équilibre

    c) détailler les expressions des asorbances à t =0, à une date quelconque, à t(inf)

    d) trouver une relation liant t, A, A0 et A infini

    e) le tracé de y = ln [1-((A0 - A)/(A0-A (inf)))] en fonction du temps donne une droite décroissante. comment trouver les constantes devitesse k1 et k2;

    j'ai besoin d'aide en particulier pour la I.2), la II.1.2) et 1.4)

    -----

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  3. #2
    moco

    Re : DM PCSI Cinétique chimique

    Trop long, ton texte : 52 lignes !
    Indique nous seulement ce qui est utile, et ce que tu aimerais qu'on t'aide à résoudre
    Ne nous force pas à lire 52 lignes concernant des choses dont tu as su résoudre la plus grande partie.
    Résume un peu !

  4. #3
    Shadowlugia

    Re : DM PCSI Cinétique chimique

    désolé ^^'
    dans ce cas, est-ce qu'on pourait me dire ce qu'est une "situation cinétique" ? je ne ma rappelle pas avoir évoqué ça en cours..
    c'est surtout la partie 1.2 et 1.3 qui me préoccupent : je sais faire des régressions linéaires, mais je ne parviens pas à déterminer ce qu'il faut mettre en abscisses et en ordonnées...

  5. #4
    jeanne08

    Re : DM PCSI Cinétique chimique

    petit conseil général pour les exo de cinétique :

    Il y a en général deux ( voire 3 quand tu auras parlé de mécanisme) aspects dans un exercice de cinétique :
    1) la loi de vitese qui relie la vitesse à la concentration en réactif, cette loi de vitesse fait intervenir ( plus ou moins directement ) l'avancement de la réaction
    2) le suivi de la cinétique qui relie une grandeur mesurée au cours du temps et l'avancement de la réaction

    Voilà tu vas donc devoir mettre ces deux aspects en oeuvre pour cela tu écris ta réaction , tu fais apparatre l'avancement, tu relies la grandeur mesurée à cet avancement , puis tu écris la loi de vitesse dans laquelle à nouveau tu fais apparaitre l'avancement , souvent tu dois intégrer ... ...

    Courage !!

    note : dans l'histoire de la pénolphtaléine tu es dans le cas d'un gros excès d'un réactif ( dégénerescence de l'ordre )

  6. #5
    bosskay972

    Re : DM PCSI Cinétique chimique

    Salut, je me suis rendu compte que jeanne08 n'avais pas répondu à la question, je suis donc obligé de la reposé en ajoutant quelques autre demande concernant le même sujet:
    1) Qu'est-ce qu'une "situation cinétique" ?
    2) Quel est l'impact des condition initial sur l'ordre partiel (ensembles des cas pertinent)

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    HarleyApril

    Re : DM PCSI Cinétique chimique

    Bonsoir

    Situation cinétique. Ici, ça veut dire : dans quel cas se trouve-t-on ?
    La réponse peut être : on est dans le cas d'une dégénérescence de l'ordre
    ou encore : dans la situation présente, on peut appliquer la règle de l'état stationnaire
    etc, etc
    Ce n'est pas une dénomination chimique, seulement du français.

    Si, dans les conditions initiales, un réactif est en large excès, sa concentration ne va pas varier. On a donc une dégénérescence de l'ordre. Un petit exemple, hydrolyse d'une imine. La loi de vitesse est v=k[imine][H2O]. Si tu fais la réaction dans l'eau, la concentration en eau va être constante et la vitesse sera alors proportionnelle à la concentration en imine. On déterminera facilement que c'est du premier ordre ... mais l'ordre global n'est pas de 1 car la concentration en eau peut intervenir (si elle est variable, par exemple en faisant l'hydrolyse dans un solvant contenant de l'eau).

    Cordialement

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  10. #7
    bosskay972

    Re : DM PCSI Cinétique chimique

    Ok, c'est un peu plus claire, mais concernant les condition initiale, le fait que le milieu réactionnel sois homogène ou que la réaction sois quantitative, est ce que ca change quelque chose ?
    PS: Et si le volume est constant ?

    Merci cordialement

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