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تمرينالبكالورياعلومالكيمياء

esterification Hydrolyse equilibre chimique Loi d action de masse

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Prof : Med Dhafer Bahroun www. 1

Prof: Med Dhafer Bahroun

Classe Bac Math+Science+techniques

Réaction d'estérification

Réaction d'hydrolyse

Équilibre chimique

Année Scolaire

2026/2027

Série d'exercices

Estérification – Hydrolyse – Équilibre chimique – Loi d'action de masse

Exercice n°1 : Questions de cours

A. Vrai ou faux ? (corriger les affirmations fausses)

N° Affirmation V F

1 L'estérification est une réaction lente, limitée et athermique.

2 L'hydrolyse d'un ester est une réaction rapide et totale.

3 Un catalyseur augmente le taux d'avancement final d'une réaction d'estérification.

4

À l'état d'équilibre dynamique, les deux réactions (directe et inverse) se sont

arrêtées.

5 Un système chimique évolue spontanément dans le sens direct lorsque π < K.

6

Éliminer l'eau formée au cours d'une estérification permet d'augmenter son taux

d'avancement final.

7

Pour un mélange équimolaire d'acide carboxylique et d'alcool primaire, le taux

d'avancement final de l'estérification est voisin de 67 %.

8 La constante d'équilibre K dépend des quantités de matière initiales des réactifs.

B. Écriture des équations

Écrire l'équation de chacune des réactions suivantes avec les formules semi-développées, puis

nommer l'ester formé ou les produits obtenus :

a) acide méthanoïque + éthanol ⇌ …

b) acide propanoïque + méthanol ⇌ …

c) hydrolyse de l'éthanoate de propyle CH

3

–CO–O–CH

2

–CH

2

–CH

3

.

Exercice n°2 : Estérification et hydrolyse (1)

À l'origine des dates t = 0, on considère un système chimique (S) formé d'un mélange de n

0

mol

d'acide propanoïque (CH

3

–CH

2

–CO

2

H) et n

0

mol de propan-1-ol (CH

3

–CH

2

–CH

2

–OH), en présence de

quelques gouttes d'acide sulfurique concentré et à une température adéquate. À des instants

successifs (de l'ordre de 10 min), on détermine la quantité d'acide propanoïque restant. On trace la

courbe de la figure 1 qui donne l'évolution de la quantité d'acide restant n

acide

en fonction du temps t.

Figure 1 : évolution de la quantité d'acide restant

1) a) Préciser le rôle de l'acide sulfurique.

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b) Écrire l'équation de la réaction, nommer l'ester formé et dresser le tableau descriptif

d'évolution du système (S).

2) a) Donner l'expression de la loi d'action de masse relative à l'estérification.

b) Déterminer graphiquement la valeur de n

0

.

c) Déterminer la composition du mélange lorsque (S) est à l'équilibre dynamique. En déduire la

valeur de la constante d'équilibre K relative à l'estérification.

d) Calculer le taux d'avancement final τ

f

. L'estérification est-elle une réaction totale ? Justifier.

3) À un instant t

1

, on dose l'acide restant dans (S) avec une solution aqueuse S

b

d'hydroxyde de

sodium de concentration molaire C

b

= 2 mol.L

-1

. Il a fallu verser un volume V

bE

= 75 mL de S

b

pour

atteindre l'équivalence. On suppose que la quantité d'acide sulfurique est négligeable.

a) Déterminer l'avancement x

1

de la réaction d'estérification à l'instant t

1

.

b) Préciser, en le justifiant, si le système (S) est en état d'équilibre ou non à l'instant t

1

.

c) Déduire, à partir de la courbe de la figure 1, la valeur de t

1

.

Exercice n°3 : Estérification et hydrolyse (2)

On se propose d'étudier la réaction d'estérification entre l'acide propanoïque CH

3

CH

2

COOH et l'éthanol

C

2

H

5

OH, symbolisée par l'équation :

CH

3

CH

2

COOH + C

2

H

5

OH ⇌ H

2

O + CH

3

CH

2

COOC

2

H

5

Une étude expérimentale réalisée sur des échantillons contenant chacun n

1

mol d'acide propanoïque

et n

2

mol d'éthanol (n

2

< n

1

) a permis de déterminer la quantité d'acide n

ac

présent dans le mélange à

différents instants, et de tracer la courbe de la figure 2.

Figure 2 : évolution de la quantité d'acide propanoïque

1) Dresser le tableau descriptif d'évolution du système chimique étudié.

2) a) Déterminer graphiquement :

• la quantité de matière initiale n

1

d'acide propanoïque ;

• la quantité de matière n

f

d'acide présent dans le mélange à la fin de la réaction.

b) En déduire l'avancement final x

f

de la réaction.

3) Le taux d'avancement final de la réaction est τ

f

= 0,80.

a) Déterminer la valeur de n

2

.

b) Donner, en fonction de n

1

, n

2

et x

f

, l'expression de la constante d'équilibre K de la réaction

d'estérification. Calculer sa valeur.

4) a) Déterminer la valeur du taux d'avancement final τ'

f

si le mélange initial était équimolaire et

contenait n

1

mol de chacun des deux réactifs.

b) Comparer τ'

f

à τ

f

. En déduire deux façons d'augmenter le taux d'avancement final de la

réaction d'estérification.

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Exercice n°4 : Réaction d'hydrolyse d'un ester

À une température constante θ, on introduit dans un ballon 0,30 mol d'éthanoate d'éthyle

CH

3

COOC

2

H

5

et 0,30 mol d'eau, en présence de quelques gouttes d'acide sulfurique. Le volume du

mélange est supposé constant. On donne la constante d'équilibre de la réaction d'estérification entre

l'acide éthanoïque et l'éthanol : K = 4.

1) Écrire l'équation de la réaction d'hydrolyse de l'ester. Citer ses caractéristiques.

2) Dresser le tableau descriptif d'évolution du système.

3) Exprimer la constante d'équilibre K' de l'hydrolyse en fonction de K. Calculer sa valeur.

4) Déterminer l'avancement final x

f

, la composition du mélange à l'équilibre et le taux d'avancement

final τ

f

de l'hydrolyse.

5) Comparer ce taux au taux d'avancement final de l'estérification d'un mélange équimolaire d'acide

éthanoïque et d'éthanol. Que peut-on en conclure ?

6) Une fois l'équilibre atteint, on ajoute au mélange 0,20 mol d'eau, sans changer le volume ni la

température.

a) Calculer la valeur de la fonction des concentrations π' juste après l'ajout.

b) Dans quel sens le système évolue-t-il ? Justifier.

Exercice n°5 : Influence d'un catalyseur

On réalise deux expériences à la même température. Dans chacune, on mélange 0,15 mol d'acide

éthanoïque et 0,15 mol d'éthanol. Dans l'une des deux expériences seulement, on ajoute quelques

gouttes d'acide sulfurique concentré. On suit la quantité d'ester formé au cours du temps ; on obtient

les courbes (1) et (2) de la figure 3.

Figure 3 : quantité d'ester formé dans les deux expériences

1) Écrire l'équation de la réaction et dresser son tableau descriptif d'évolution.

2) Quelle courbe correspond à l'expérience réalisée avec l'acide sulfurique ? Justifier.

3) Déterminer graphiquement l'avancement final x

f

dans chaque expérience. En déduire le taux

d'avancement final τ

f

et la constante d'équilibre K.

4) Déterminer graphiquement, pour chaque expérience, la durée t

1/2

au bout de laquelle l'avancement

atteint la moitié de sa valeur finale. Comparer les deux vitesses de réaction.

5) Que modifie l'acide sulfurique : la vitesse de réaction, l'état d'équilibre atteint, la constante K ?

Justifier.

6) Comment seraient modifiées les courbes si l'on réalisait l'expérience (2) à une température plus

élevée ? (vitesse, valeur finale de l'avancement)

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Exercice n°6 : Influence de la classe de l'alcool

On mélange 0,50 mol d'acide éthanoïque et 0,50 mol de propan-2-ol (alcool secondaire), avec quelques

gouttes d'acide sulfurique concentré. À l'équilibre dynamique, le mélange contient 0,30 mol d'ester.

Tous les constituants sont dans le même volume V.

1) Écrire l'équation de la réaction et nommer l'ester formé. Dresser le tableau d'avancement.

2) Déterminer le taux d'avancement final τ

f

et la composition du mélange à l'équilibre.

3) Calculer la constante d'équilibre K de l'estérification, puis la constante K' de l'hydrolyse

correspondante.

4) Comparer K à celle d'un alcool primaire (K = 4). Comment la classe de l'alcool influence-t-elle le

taux d'avancement final d'un mélange équimolaire ? Citer la valeur approximative de τ

f

pour un

alcool tertiaire.

5) On prépare, dans les mêmes conditions de température, un mélange contenant 0,20 mol

d'éthanoate de 1-méthyléthyle, 0,20 mol d'eau, 0,20 mol d'acide éthanoïque et 0,10 mol de

propan-2-ol.

a) Calculer la valeur de la fonction des concentrations π' relative à l'hydrolyse.

b) Comparer π' à K' et préciser le sens dans lequel évolue spontanément ce système.