Détermination de constantes de réaction par conductimétrie
 

I. Objectifs

• Savoir effectuer des mesures de conductance.
• Déterminer des constantes de réaction.
• Étudier l’influence de l’état initial sur la valeur de la constante de réaction.

II. Matériel

• Un générateur basse fréquence muni d’une fiche BNC.
• Deux multimètres.
• Cinq grands fils de connexion.
• Un bécher de 200mL.
• Un pied de mécanique muni d’une noix de serrage et d’une pince plate.
• Une cellule conductimétrique.
• Une pissette d’eau distillée.
• Une fiole jaugée de 100mL.
• Une pipette jaugée de 10mL.
• Un pipeteur à crémaillère.
• Une solution aqueuse d’acide éthanoïque notée S₁ de concentration C₁=1,0.10^-2mol.L^-1.
• Une solution aqueuse d’acide méthanoïque notée S₂ de concentration C₂=1,0.10^-2mol.L^-1.
• Une solution aqueuse de chlorure de potassium notée S₀ de concentration C₀=1,0.10^-2mol.L^-1.

III. Manipulation

1. Réaliser le montage permettant les mesures de la conductance G.
2. Appliquer à l’aide du GBF une tension alternative sinusoïdale de fréquence 500Hz.
3. Déterminer la conductance G₀ de la solution de chlorure de potassium; pour cela:
   • Rincer la cellule à l’eau distillée.
   • Verser 100mL de la solution de chlorure de potassium dans un bécher.
   • Immerger la cellule conductimétrique et effectuer une mesure de sa conductance G₀.
4. Préparer 100mL de solution aqueuse S₃ d’acide éthanoïque de concentration C₃=1,0.10^-3mol.L^-1.
5. Déterminer la conductance des solutions S₁, S₂ et S₃.

IV. Exploitation

1. Déterminer la constante k de la cellule conductimétrique (k=L/S), sachant qu’à 25°C, la conductivité de la solution S₀ de chlorure de potassium est s=0,141S.m^-1.
2. Regrouper les résultats des mesures dans un tableau du type ci-dessous:

3. Dresser le tableau d’avancement de la réaction d’un acide carboxylique R-COOH avec l’eau.
4. Les conductivités molaires ioniques à 25°C des ions contenus dans les solutions sont:
   l(H₃O⁺)=35,0.10^-3S.m².mol^-1; l(CH₃CO₂^-)=4,09.10^-3S.m².mol^-1; l(HCO₂^-)=5,46.10^-3S.m².mol^-1;
   Déterminer les concentrations des espèces présentes en solution et compléter le tableau ci-dessous.
5. Exprimer le taux d’avancement à l’équilibre en fonction de [H₃O⁺]_éq et de la concentration C de la solution. Le calculer pour chaque réaction.
6. Déterminer la constante de réaction K pour chaque réaction. Préciser quelle est la réaction la plus avancée.
7. Résumer les résultats dans le tableau ci-dessous.

8. Montrer que, aux incertitudes de mesures près, la valeur de K est indépendante de l’état initial.

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