Conductivité

[invite98f6cfb4]

Bonjour à tous, j'ai un DS lundi, et je m'entraîne sur quelques exercices tirés de mon livre. J'aimerais de l'aide de votre part. Merci
L'exercice est le suivant:
Données : conductivités molaires ioniques en mS.m2.mol-1.
λFe3+ = 20,40 λNa+ = 5,01 λH3O+ = 35,0
λCl- = 7,63 λHO- = 19,9
Exercice 1 :

1 / On considère une solution S1 de chlorure de fer III de concentration molaire en soluté apporté
C1 = 2,0.10-2 mol.L-1. On mesure sa conductance G1 = 7,88 mS à l'aide d'un conductimètre de constante de cellule k = 0,91 cm.
Déduire la valeur de la conductivité s1 de la solution S1.

2/ On considère une solution S2 d'hydroxyde de sodium de concentration molaire en soluté apporté
C2 = 1,0.10-1 mol.L-1. Avec le même conductimètre, on mesure sa conductance G2 = 22,7 mS.
Déduire la valeur de la conductivité s2 de la solution S2.

3/ On mélange un volume V1 = 20,0 mL de solution S1 avec le volume V2 = 20,0 mL de solution S2.
a/ Qu'observe t-on ?
b/ Ecrire l'équation de la réaction qui a lieu et donner le nom du produit formé.
c/ Etablir un tableau d'avancement donnant l'évolution du système. Quel est le réactif limitant ?
d/ Calculer les concentrations molaires des espèces chimiques présentes en solution à la fin de la réaction.
e/ En déduire la conductivité du mélange.

Alors, mes réponses:
Alors, il existe une relation entre G et k.
On a s = Gk avec s, Conductivité, k constante de cellule, G conductance.
Ici on a G1= 7.88mS donc 7.88 x 10 ^-3 S
Et k= 0.91 cm, il nous le faut en mètre, donc 0.91 x 10^-2 m

s1= G1k donc s1= 7.88 x 10^-3 x 0.91 x 10^-2 = 7.17 x 10^-5 S/m

Ensuite G2= 22.7mS

On convertit de même on a:
s2 = G2k = 22.7 x 10^-3 x 0.91 x 10^-2 2.07 x 10^-4 S/m

Ensuite la 3°, un petit problème, quel réaction se passe lorsque l'on mélange du chlorure de fer III et de l'hydroxyde de sodium?

Je pourrai vous donner leur équation de dissolution dans l'eau:
Fe(Cl)3 ---> Fe 3+ + 3Cl-
NaOH ---> Na+ + HO-
Mais qu'observe-t-on? Juste cette réponse, et quel équation se forme, et le reste je ferai seul. Merci
-----

[Duke Alchemist]

Bonsoir.

Je n'ai pas pris le temps de relire ce qui précède sauf que pour moi, si (car exprimé en cm dans ton énoncé), je dirais plutôt que ...

...Je pourrai vous donner leur équation de dissolution dans l'eau:
Fe(Cl)3 ---> Fe 3+ + 3Cl-
NaOH ---> Na+ + HO-
Mais qu'observe-t-on? Juste cette réponse, et quel équation se forme, et le reste je ferai seul. Merci

Que peux-tu dire des ions Na⁺ et Cl^- (le plus souvent, en solution aqueuse) ?
Que reste-t-il comme ions ?... Que peut-il se produire entre ces ions ? (rappel de 3ème, normalement)

Duke.

EDIT : Et tes données (conductivités molaires notamment) ne te sont pas très utiles... bizarre bizarre... , non ?

[invite98f6cfb4]

Certaines données sont inutiles car elles étaient là pour un autre exercice. Bon voici mes réponses, j'aimerais une correction de vôtre part si possible
On aurait:
s1=G1/k = 7.88x10^-3 /0.91 x 10^-2 = 0.87 S/m
s2=G2/k = 22.7 x 10^-3 /0.91 x 10^-2 = 2.49 S/m
Est-ce ça?

Ensuite, pour l'équation, il se forme un précipité d'hydroxyde de fer III, car Na et Cl- sont spectateurs?

Ensuite (pas sûr)

Tableau d'avancement:

Alors, on fait un tableau comme ceci:

Fe3+ + 3HO- -------> Fe(OH)3

état initial 4x10-4 2x10-3 0

en cours 4x10-4 - x 2x10-3 - 3x x

état final 4x10-4 - xmax 2x10^-3 -3xmax xmax

Alors, comment je trouve le bilan de matière à l'état initial?
Alors, on a C1= 2.0 x 10-2 mol/L Et V1= 20.0mL
Donc, on a n1 = C1V1 = 2.0x10-2 x 20x10-3 = 4x10^-4 mol
n2 = C2V2 = 1,0.10-1 x 20x10-3 = 2x10-3 mol

Réactif limitant? Si Fe3+ réactif limitant: 4x10^-4 - x = 0 <---> x= 4x 10-4
Si, HO- réactif limitant, alors 2x10-3 - 3x = 0 <-----> 3x= 2x10-3 d'où x= 2x10-3/3 = 6.6 x10-4 mol

Le réactif limitant est donc Fe3+ . A l'état final, il reste donc 0mol de Fe3+ et 2x10-3 - 3( 4x10-4) = 8x10-4 mol et 4x10-4 mol de Fe(OH)3

Mais pourquoi, au début quand on calcule les quantités de matières, on fait pas n = C x V en choisissant V=20+20=40ml ? Pourtant, on les a mélangé, non?

d) cHO- : c=n/V =6.6 x10-4 /40x10-3 = 1.65 x 10-2 mol/L
cFe(OH)3 : c=n/V = 4x10^-4/40x10-3 = 0.01 mol/L

e) En déduire la conductivité du mélange: Là, je connais la formule, mais je sais pas comment l'utiliser car pour Fe3+, on a c=0mol/L
Donc, on a Fe3+ + 3HO- --------> Fe(OH)3

[invite98f6cfb4]

Pouvez vous répondre SVP ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Duke Alchemist]

Bonsoir.

Certaines données sont inutiles car elles étaient là pour un autre exercice. Bon voici mes réponses, j'aimerais une correction de vôtre part si possible

Tu sais, je ne suis pas seul sur ce forum et ne suis pas toujours disponible non plus .
Si tu n'attends une réponse que de moi, passe par les MP. Mais d'autres personnes sont tout autant, voire plus, capable que moi de te répondre.

On aurait:
s1=G1/k = 7.88x10^-3 /0.91 x 10^-2 = 0.87 S/m
s2=G2/k = 22.7 x 10^-3 /0.91 x 10^-2 = 2.49 S/m
Est-ce ça?

Cela te semble-t-il cohérent (en comparaison d'autres conductivités vues dans le livre ou dans les autres exos) ?

Ensuite, pour l'équation, il se forme un précipité d'hydroxyde de fer III, car Na et Cl- sont spectateurs?

On est d'accord. Pourquoi ce "?" à la fin ?

Tableau d'avancement:

Alors, on fait un tableau comme ceci:

Fe3+ + 3HO- -------> Fe(OH)3

état initial 4x10-4 2x10-3 0

en cours 4x10-4 - x 2x10-3 - 3x x

état final 4x10-4 - xmax 2x10^-3 -3xmax xmax

Alors, comment je trouve le bilan de matière à l'état initial?
Alors, on a C1= 2.0 x 10-2 mol/L Et V1= 20.0mL
Donc, on a n1 = C1V1 = 2.0x10-2 x 20x10-3 = 4x10^-4 mol
n2 = C2V2 = 1,0.10-1 x 20x10-3 = 2x10-3 mol

Réactif limitant? Si Fe3+ réactif limitant: 4x10^-4 - x = 0 <---> x= 4x 10-4
Si, HO- réactif limitant, alors 2x10-3 - 3x = 0 <-----> 3x= 2x10-3 d'où x= 2x10-3/3 = 6.6 x10-4 mol

Le réactif limitant est donc Fe3+ . A l'état final, il reste donc 0mol de Fe3+ et 2x10-3 - 3( 4x10-4) = 8x10-4 mol et 4x10-4 mol de Fe(OH)3

Cela me paraît correct.

Mais pourquoi, au début quand on calcule les quantités de matières, on fait pas n = C x V en choisissant V=20+20=40ml ? Pourtant, on les a mélangé, non?

Mais tu as bien n1 mol de FeIII dans ton volume V1=20mL de S1 tout comme tu as n2 mol de HO- dans le volume V2=20mL de S2.
Tu aurais utilisé un volume de 40mL si tu avais, dans les deux solutions, un ion en commun.

d) cHO- : c=n/V =6.6 x10-4 /40x10-3 = 1.65 x 10-2 mol/L
cFe(OH)3 : c=n/V = 4x10^-4/40x10-3 = 0.01 mol/L

Pour moi Fe(OH)3 est solide et non en solution... donc pas de concentration à calculer. Au mieux, c'était une masse à calculer.

e) En déduire la conductivité du mélange: Là, je connais la formule, mais je sais pas comment l'utiliser car pour Fe3+, on a c=0mol/L

Quelle formule utilises-tu ?

D'autres intervenants ont le droit d'intervenir surtout si j'ai dit des bêtises. Merci à eux par avance.

Cordialement,
Duke.

[invite98f6cfb4]

Duke, tu es professeur, donc normalement c'est toi qui doit corriger les autres, je te fais confiance

J'ai tout réussi l'exo, je voudrais maintenant une correction de celui ci , si possible

On veut obtenir un volume V =200mL d'une solution de chlorure de sodium , à partir du soluté solide, de concentration molaire en soluté apporté C =1,00. 10-3 mol . L-1

1/ Calculer la masse m de soluté nécessaire à la préparation, indiquer clairement le protocole, ainsi que le matériel à utiliser (on utilise une balance au centigramme près).

2/ En justifiant votre réponse, quelle est la concentration molaire des ions présents ?

3/ On mesure la conductance G de cette solution préparée en 1, en utilisant une cellule constituée de deux plaques métalliques rectangulaires de largeur l = 2,90 cm immergées dans la solution d'une hauteur h = 5,00 cm et disposées parallèlement à une distance L = 5,00cm . On obtient G = 3,50 mS
a) Calculer la conductivité σ exp expérimentale de cette solution
b) Calculer la conductivité σ theo théorique de cette solution .

4/ Calculer l'écart relatif Δσ / σ en % entre les deux valeurs de σ à l'aide de la formule ci -dessous. Quelles peuvent être les causes d'un tel écart ?
σ exp - σ theo
Δσ / σ = ______________________ x 100
σ theo

5 / On prélève un volume V = 20 mL de solution S que l'on dilue pour obtenir un volume V1 = 500mL de solution S1
a/ Calculer le facteur de dilution F
b/ La concentration C1 de la solution S1
c/ Les concentrations molaires des ions présents dans la nouvelle solution

6/ Exprimer en valeur littérale (sans calcul) la conductivité σ1 de S1 en fonction de la conductivité σ de la solution initiale.


Alors, voici mes réponses:
Question 1°
V=200mL et C=1.00 x 10^-3 mol/L
On a n=m/M donc m=n x M . M=58.5 et n=CV= 2x10^-4 mol
D'où m= 2x10^-4 x 58.5 = 0.012 gramme
Alors le protocole, on mesure 1 centigramme du solide sur une balance tarée. Et ensuite, on le met dans une fiole jaugée de 200mL, on complète jusqu'au trait de jauge, et on homogéénise.

2° Equation de dissolution:
NaCL ---> Na+ + Cl-
Donc, cNaCl = [Na+] = [Cl-]

3° Conductivité expérimentale: On a l=2.90cm et h=5.0cm donc la surface à un volume de 14.5cm² soit 14.5 x 10^-2 m².
La distance est de 5.00 cm. On a une constante de cellule égale à s/l = 14.5 x 10^-2 / 5x10^-2 = 2.9 m

La conductance est de 3.50mS donc 3.50 x 10^-3 S
Calculons la conductivité , on a G= conductivité x constante de cellule, donc la conductivité = G/constante de cellule = 3.50x10^-3 / 2.9 =1.2 x 10^-3 S.m-1

Ensuite, on calcule la conductivité théorique:
Les ions présents dans la sauce sont Na+ et Cl- , on connait leurs "lambda" et leur "c" donc allons y:
= Na+ [Na+] + Cl- [Cl-] = 5.01 x 10^-3 x 1 + 7.63 x 10^-3 x 1 = 3.8 x 10^-5 S.m-1
Et là, problème car je trouve 1.2x10^-3 et 3.8x10^-5 , où sont mes erreurs.

écart: [1.2x10^-3 - 3.8x10^-5 / 3.8 x 10^-5 ] x 100 = 3058 , problème encore

5° 6° non arrivé.

Merci par avance

[Duke Alchemist]

Bonjour.

Duke, tu es professeur, donc normalement c'est toi qui doit corriger les autres, je te fais confiance

Il n'empêche que je ne suis pas à l'abri d'une bourde, hein

...
Question 1°
V=200mL et C=1.00 x 10^-3 mol/L
On a n=m/M donc m=n x M . M=58.5 et n=CV= 2x10^-4 mol
D'où m= 2x10^-4 x 58.5 = 0.012 gramme
Alors le protocole, on mesure 1 centigramme du solide sur une balance tarée. Et ensuite, on le met dans une fiole jaugée de 200mL, on complète jusqu'au trait de jauge, et on homogéénise.

OK

2° Equation de dissolution:
NaCL ---> Na+ + Cl-
Donc, cNaCl = [Na+] = [Cl-]

Il manque la justification (une petite phrase)

3° Conductivité expérimentale: On a l=2.90cm et h=5.0cm donc la surface à un volume de 14.5cm² soit 14.5 x 10^-2 m².
La distance est de 5.00 cm. On a une constante de cellule égale à s/l = 14.5 x 10^-2 / 5x10^-2 = 2.9 m

La conductance est de 3.50mS donc 3.50 x 10^-3 S
Calculons la conductivité , on a G= conductivité x constante de cellule, donc la conductivité = G/constante de cellule = 3.50x10^-3 / 2.9 =1.2 x 10^-3 S.m-1

Ensuite, on calcule la conductivité théorique:
Les ions présents dans la sauce sont Na+ et Cl- , on connait leurs "lambda" et leur "c" donc allons y:
= Na+ [Na+] + Cl- [Cl-] = 5.01 x 10^-3 x 1 + 7.63 x 10^-3 x 1 = 3.8 x 10^-5 S.m-1

Et là, problème car je trouve 1.2x10^-3 et 3.8x10^-5 , où sont mes erreurs.

En gras ci-dessus
C'est une somme et non un produit pour l'application numérique (à la calculatrice)

écart: [1.2x10^-3 - 3.8x10^-5 / 3.8 x 10^-5 ] x 100 = 3058 , problème encore

En rectifiant, tu trouveras un résultat un peu plus sympatique...

5° 6° non arrivé.

Lors d'une dilution, on a :
F = C₁/C₂ = V₂/V₁ (qui provient de la conservation de la quantité de matière)...

Duke.

[HarleyApril]

Duke, merci pour ta patience à rédiger d'aussi longues réponses

[Duke Alchemist]

[MODE_HS=ON]

Bonsoir.

@HarleyApril : Mais de rien
Ce qui fait que c'est long, c'est surtout les "quote"

Le but est d'aider ceux qui en ont besoin, n'est-ce pas ?
Alors, dans la mesure du possible, je me lance

Cordialement,
Duke.

[MODE_HS=OFF]