Chimie prof 2nde - Hachette 179p
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Chimie prof 2nde - Hachette 179p


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A. Conductivité et concentration
Le but de cette activité est de rappeler et d\u2019utiliser les
relations de conductimétrie vues en classe de
Première S. La solution utilisée est une solution d\u2019élec-
trolyte fort. Nous avons utilisé tout au long du chapi-
tre, un conductimètre d\u2019emploi plus commode que le
Matériel
Déroulement du chapitre
60 © Hachette Livre, Chimie Term S, Collection Durupthy, Livre du professeur. La photocopie non autorisée est un délit.
dispositif préconisé en Première S, car il indique direc-
tement la conductivité de la solution. Dans ce cas, la
connaissance de la constante de cellule n\u2019est pas néces-
saire, à condition d\u2019étalonner le conductimètre. 
Si le conductimètre utilisé ne permet pas d\u2019accéder
directement à la conductivité \u3c3, il faut déterminer la
constante de cellule. 
Détermination de la constante de cellule 
Si la cellule est constituée de deux plaques en regard de
surface S et distantes de la longueur L, la constante de
cellule vaut : .
Dans les autres cas (cellule à anneaux par exemple), la
relation définissant l\u2019expression de la constante de
cellule en fonction de ses paramètres géométriques est
plus complexe, mais la constante peut néanmoins être
déterminée à l\u2019aide d\u2019une solution étalon. Dans ce cas,
il faut :
\u2013 mesurer la conductance G d\u2019une solution étalon de
chlorure de potassium, K+ + Cl\u2013, de concentration
molaire précisée par le mode d\u2019emploi de l\u2019appareil ;
\u2013 repérer la température \u3b8 de la solution de chlorure de
potassium ;
\u2013 lire dans une table la valeur de la conductivité \u3c3 de la
solution de chlorure de potassium à la température \u3b8
de la solution ;
\u2013 calculer la constante de cellule .
Réponses aux questions
 eau
1. NaNO3 (s) = Na
+(aq) + NO3
\u2013 (aq)
D\u2019où : [Na+] = [NO3
\u2013].
2. .
3. 
= 8,54 mol . m\u20133 = 8,54 × 10\u20133 mol . L\u20131.
B. Mesures de pH
Cette activité permet de revoir la mesure du pH pré-
sentée au chapitre précédent et d\u2019aborder l\u2019étude du
quotient de réaction à l\u2019état d\u2019équilibre. Les mesures
doivent être réalisées avec soin pour obtenir deux
valeurs voisines de la constante d\u2019équilibre.
Réponses aux questions
1. HA(aq) + H2O (\ufffd) = A
\u2013 (aq) + H3O
+ (aq)
2. et 3. 
Pour les deux valeurs de C, l\u2019expression du rapport
prend la même valeur.
Cours
1. Comment définir un quotient 
de réaction ?
Pour des raisons de clarté, nous avons choisi d\u2019intro-
duire le quotient de réaction progressivement à partir
d\u2019exemples.
Il convient de bien indiquer que dans l\u2019expression du
quotient de réaction :
\u2013 les expressions du type [A] \u2026 représentent les
nombres qui mesurent les concentrations molaires des
espèces chimiques mesurées en mol . L\u20131. Ainsi, la
valeur du quotient de réaction n\u2019est pas dimensionnée
et s\u2019exprime à l\u2019aide d\u2019un nombre sans unité ;
\u2013 l\u2019eau solvant n\u2019intervient pas. On verra au chapitre
13 que dans le cas de l\u2019équilibre estérification-hydro-
lyse, l\u2019eau intervenant seulement comme produit ou
réactif doit apparaître dans l\u2019expression du quotient de
réaction.
Dans le cas de systèmes comportant des solides, seules
les espèces dissoutes interviennent dans le quotient de
réaction. Pour faciliter le travail des élèves, il est impor-
tant de préciser dans les équations de réaction l\u2019état des
réactifs et produits (s, g, \ufffd ou aq).
L\u2019activité 1 correspond à un exemple de système com-
portant des solides. Elle permet de donner l\u2019expression
du quotient de réaction d\u2019une précipitation.
Le paragraphe 1.3, à partir des exemples présentés aux
activités 2 et 3, regroupe les propriétés caractéristiques
d\u2019un quotient de réaction : influence du sens de l\u2019écri-
ture de l\u2019équation de la réaction et relation entre le
quotient de réaction et l\u2019avancement du système. 
2. Quelle grandeur caractérise l\u2019état 
d\u2019équilibre d\u2019un système ?
Le paragraphe 2.1 reprend l\u2019activité préparatoire A.
C\u2019est l\u2019occasion de rappeler les notions de conductimé-
trie de la classe de Première S et d\u2019insister sur les pro-
blèmes d\u2019unités. Il faut particulièrement attirer
l\u2019attention des élèves sur le fait qu\u2019en conductimétrie,
les concentrations molaires sont exprimées en
mol . m\u20133, alors que dans le quotient de réaction et
dans la constante d\u2019équilibre, elles doivent être expri-
mées en mol . L\u20131.
D\u2019autre part, les conductimètres indiquent la conduc-
tivité en mS . cm\u20131 ou en µS . cm\u20131, alors que les con-
ductivités molaires ioniques sont données dans les
tables en mS . m2 . mol\u20131. Des exercices de conversion
d\u2019unités, tels que l\u2019exercice 7 à la page 137, seront
utiles. 
Ces changements d\u2019unités sont nécessaires aux activités
4 et 5. L\u2019activité 4 présente la méthode de détermina-
tion du quotient de réaction dans l\u2019état d\u2019équilibre à
partir d\u2019une mesure de conductivité. L\u2019activité 5 intro-
duit la notion de constante d\u2019équilibre. Les résultats
expérimentaux résultent de mesures effectuées avec un
conductimètre de bonne qualité et des solutions de
concentrations précises. Si l\u2019on ne dispose pas de
C 1,00 × 10\u20132 5,00 × 10\u20133
pH 3,40 3,56
[H3O
+]f = [A
\u2013]f = 10
\u2013pH 3,98 × 10\u20134 2,75 × 10\u20134
[HA]f = C \u2013 [H3O
+]f 9,60 × 10
\u20133 4,72 × 10\u20133
1,65 × 10\u20135 1,61 × 10\u20135
Kcell
S
L
---
 \ufffd 
Kcell
G
\u3c3
----
 \ufffd 
\u3c3 \u3bb
Na+
Na
+[ ] \u3bbNO3\u2013+ NO3
\u2013[ ]. . \ufffd 
Na
+[ ] NO3\u2013[ ]
\u3c3
\u3bb
Na+
\u3bbNO3\u2013+
------------------------------- \ufffd \ufffd 
A
\u2013[ ]f H3O
+[ ]f.
HA[ ]f
---------------------------------------
 
© Hachette Livre, Chimie T
 
erm
 
 S, Collection Durupthy, 
 
Livre du professeur
 
. La photocopie non autorisée est un délit.
 
61
 
conductimètre précis, les résultats de 
 
Q
 
r,éq
 
 peuvent être
légèrement différents. Il convient alors de questionner
les élèves sur les conditions expérimentales.
Dans cette définition de la constante d\u2019équilibre, il est
bon de rappeler que comme pour le quotient de réac-
tion, les expressions du type [
 
A
 
]
 
éq
 
 \u2026 représentent les
nombres qui mesurent les concentrations molaires des
espèces chimiques mesurées en mol
 
 . 
 
L
 
\u20131 
 
; la valeur de
la constante d\u2019équilibre n\u2019est pas dimensionnée. Ceci
résulte de l\u2019expression générale (hors programme en
Terminale S) de la constante d\u2019équilibre 
 
K
 
0
 
(
 
T
 
) associée
à la réaction d\u2019équation : qui s\u2019écrit :
où 
 
a
 
i,éq
 
 est l\u2019activité du constituant 
 
B
 
i
 
 à l\u2019équilibre.
\u2022 Pour le solvant, c\u2019est-à-dire l\u2019eau dans les solutions
aqueuses diluées : 
 
a
 
(H
 
2
 
O) = 1,00.
\u2022 Pour un soluté 
 
X
 
 en solution diluée (concentration
inférieure à 5 
 
×
 
 10
 
\u20132
 
 mol
 
 . 
 
L
 
\u20131
 
) :
 avec 
 
C
 
0
 
 = 1,00 mol
 
 . 
 
L
 
\u20131
 
 et [
 
X
 
] exprimée
en mol
 
 . 
 
L
 
\u20131
 
.
\u2022 Pour un gaz 
 
X
 
 supposé parfait, par référence à son
état standard :
avec 
 
p
 
0
 
 = 1,00 bar = 1,00 
 
×
 
 10
 
5
 
 Pa et 
 
p
 
(
 
X
 
) la pression
partielle du gaz 
 
X
 
 exprimée dans la même unité que 
 
p
 
0
 
.
\u2022 Pour un solide 
 
X
 
 ou un liquide 
 
X
 
 seuls dans leur
phase, c\u2019est-à-dire purs :
 
a
 
X
 
 = 1,00.
 
3.
 
De quels paramètres dépend le taux 
d\u2019avancement final ?
 
Les 
 
activités
 
 
 
6
 
 et 
 
7
 
 permettent, à l\u2019aide de mesures con-
ductimétriques, de montrer que le taux d\u2019avancement
final dépend de deux paramètres : la constante d\u2019équili-
bre et l\u2019état initial.
 
Rechercher et expérimenter
 
1.
 
Quels renseignements apporte une 
constante d\u2019équilibre ? 
 
Réponses