Estérification avec excès d'alcool et hydrolyse : deux chemins vers le même équilibre

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PARTIE A — Estérification avec excès d'alcool. On mélange une masse d'acide éthanoïque et une masse d'éthanol , en présence de quelques gouttes d'acide sulfurique, et on chauffe à reflux jusqu'à l'équilibre. La constante d'équilibre de la réaction d'estérification vaut . Données : ; ; .
Montage à reflux — estérification avec un excès d'alcoolSchéma d'un montage de chauffage à reflux. Un ballon à fond rond, contenant le mélange réactionnel figuré en bleu clair, est surmonté d'un réfrigérant à eau vertical dont les deux arrivées d'eau sont indiquées. Sous le ballon, un dispositif de chauffage figuré en rouge accélère la réaction. Le réfrigérant condense les vapeurs et les renvoie dans le ballon : c'est ce qui permet de chauffer longtemps sans rien perdre du mélange.Estérification avec un excès d'alcoolL'un des réactifs est en excès : l'équilibre est déplacéeaueauacide éthanoïque + excès d'éthanolchauffageDonnéesm₁ = 30,0 g d'acide éthanoïquem₂ = 46,0 g d'éthanolK = 4,0avancement à l'équilibre : à calculerL'excès améliore le rendement par rapport au mélange équimolaire.
Mettre un réactif en excès déplace l'équilibre sans changer la constante K.
1) Calculer les quantités de matière initiales des deux réactifs, dresser le tableau d'avancement et identifier le réactif limitant ainsi que l'avancement maximal . 2) Exprimer la constante d'équilibre en fonction de l'avancement à l'équilibre , puis établir l'équation du second degré vérifiée par et la résoudre. 3) En déduire le rendement de l'estérification et la masse d'ester obtenue. Comparer au rendement de obtenu en mélange équimolaire et conclure. PARTIE B — Hydrolyse de l'ester. On part maintenant d'un mélange de d'éthanoate d'éthyle et de d'eau, catalysé par l'acide sulfurique. 4) Écrire l'équation de l'hydrolyse et calculer sa constante d'équilibre . Déterminer l'avancement à l'équilibre et le taux d'avancement final. 5) Donner la composition finale du système, et la comparer à celle obtenue en partant de d'acide et d'alcool. Que peut-on en conclure ?

Indices

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1 Indice 1
Convertis les masses en quantités de matière : le mélange n'est pas équimolaire, l'un des deux réactifs limite.
2 Indice 2
L'équation en $x_{\text{éq}}$ est ici du second degré et ne se simplifie pas par une racine, les quantités initiales différant. Partie B : la constante de l'hydrolyse est l'inverse de celle de l'estérification.

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La méthode — par où commencer

Convertis les masses en quantités de matière : le mélange n'est pas équimolaire, l'un des deux réactifs limite.

L'équation en est ici du second degré et ne se simplifie pas par une racine, les quantités initiales différant. Partie B : la constante de l'hydrolyse est l'inverse de celle de l'estérification.

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