Avancement d'une réaction

On verse dans un becher, à l’aide d’une éprouvette graduée, un volume V_sc = 100 mL d’une solution de sulfate de cuivre de concentration C_sc = 0,100 mol.L^-1.

On ajoute une à une 15 pastilles d'hydroxyde de sodium (soude) de masse m_hs = 0,096 g (en moyenne), tout en agitant.

Plouf !

1) Ecrire les formules :

a) de l’hydroxyde de sodium en pastilles,
b) de l'hydroxyde de sodium en solution,
c) du sulfate de cuivre en solution,
d) du précipité obtenu.

2) Ecrire l’équation-bilan de la réaction entre les pastilles de soude et la solution de sulfate de cuivre.
On considèrera que la soude se dissout dans l'eau avant de réagir.

II Etude quantitative

3) Calculer la quantité de matière n(Cu²⁺) d’ions cuivre contenue dans la solution.

CuSO4.gif (1736 octets)

4) a) Calculer la quantité de matière n_hs de soude ajoutée en fin d'expérience.
b) En déduire la quantité de matière d’ions hydroxyde OH^- ajoutée.

Masse molaire de l'hydroxyde de sodium: M_hs = 40 g.mol^-1.

5) a) Déterminer le nombre de mole d'ions hydroxyde nécessaire pour avoir conditions stoechiométriques.

b) Déterminer le nombre de pastilles p_s ajoutées à cet instant.

pastille.gif (1247 octets)

6) Compléter le tableau ci-contre.

7) Calculer le nombre de moles de soude ajoutée en fonction de p.

p	<p_s	p_s	>p_s
Réactif limitant

8) Déterminer le nombre de moles d'hydroxyde de cuivre en fonction de p:
a) si p<p_s,
b) si p=p_s,
c) si p>p_s.

III Avancement de la réaction

Rappel: L'avancement de la réaction étudiée est le nombre de moles d'hydroxyde de cuivre formé.

Définition de l'avancement

9) Quel est l'avancement x de la réaction:
a) au départ ?
b) lorsque les conditions sont stoechiométriques ?
c) lorsque toutes les pastilles de soude ont été ajoutées ?

10) Exprimer l'avancement de la réaction en fonction de p lorsque la soude est le réactif limitant.
Quel est l'avancement maximal x_M?

11) Compléter alors le tableau ci-contre.

pastilles ajoutées	n(NaOH) ajouté	n(Cu(OH)₂)	x
0
p < p_s
p = p_s
p = 15

IV Utilisation d'Excel
12) Remplir le tableau ci-dessous sous Excel (document prêt à remplir). On prendra soin d'exprimer n_sc, n_hs et x en fonction de p, nombre de pastilles ajoutées.	13) Réaliser le graphe donnant n_sc, n_hs et x en fonction de p. Sélection de plusieurs colonnes Références absolues	14) Vérifier que le graphe est conforme aux prévisions et l'imprimer le cas échéant.

15) Commenter les trois courbes sur votre cahier. Expliquer les différentes parties de la courbe.
Il serait possible d'utiliser la fonction "Si" pour que la formule appliquée pour le calcul tienne compte de l'avancement de la réaction. Fonction "SI"		16) Faire varier la masse des pastilles utilisées et observer les changements du tableau et de la courbe.

Quelques ions

	Couleurs des modèles atomiques: carbone: noir, oxygène: rouge, azote: bleu, hydrogène: blanc, soufre: jaune.	Reconnaître les ions hydroxyde et sulfate et indiquer leurs formules.

I Expérience	II Etude quantitative	III Avancement de la réaction
IV Utilisation d'Excel