Première S 2016-2017
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Première S 2016-2017

Calculer le rendement d'une synthèse

Le rendement d'une synthèse est égal au rapport de la masse (ou de la quantité de matière en produit obtenue) par celle attendue. La masse attendue est déterminée à l'aide de l'équation de la réaction et de la composition initiale du système.

On synthétise le paracétamol à partir du 4-aminophénol selon la réaction suivante, l'anhydride éthanoïque étant en excès :

-

À partir de 0,70 g de 4-aminophénol, on produit 0,85 g de paracétamol. Calculer le rendement de la synthèse.

Données :

MoléculeMasse molaire (g.mol−1)

4-aminophénol

109,1
paracétamol

151,1

Etape 1

Rappeler l'expression du rendement d'une synthèse

On rappelle l'expression du rendement d'une synthèse :

η=Masse de produit obtenueMasse de produit attendue

On peut aussi calculer le rendement de la synthèse en effectuant le rapport de la quantité de matière en produit obtenue par celle attendue.

Le rendement de la synthèse a pour expression :

η=Masse de produit obtenueMasse de produit attendue

Etape 2

Repérer les grandeurs données permettant de calculer les quantités de matière initiales des réactifs

On repère les grandeurs données (masses, volumes, concentrations, etc) permettant de calculer les quantités de matière initiales des réactifs.

L'énoncé indique :

  • La masse de 4-aminophénol : mA=0,70 g
  • La masse molaire du 4-aminophénol : MA=109,1 g.mol−1

On sait aussi que le 2e réactif, l'anhydride éthanoïque, est en excès.

Etape 3

Calculer les quantités de matière initiales des réactifs

On calcule les quantités de matière initiales des réactifs.

La quantité de matière initiale en 4-aminophénol est :

nA=mAMA

nA=0,70109,1

nA=6,4×103 mol

Etape 4

Déterminer la nature du réactif limitant

On détermine la nature du réactif limitant, soit d'après l'énoncé, soit en comparant les quantités initiales des réactifs.

L'anhydride éthanoïque étant en excès, le 4-aminophénol est le réactif limitant.

Etape 5

En déduire la quantité de matière en produit attendue

On en déduit la quantité de matière en produit attendue, en supposant que la réaction est totale.

D'après l'équation de la réaction, si elle est totale, il se forme une quantité de matière en paracétamol égale à celle du 4-aminophénol initialement présent. La quantité de matière en paracétamol attendue est donc :

nP=6,4×103 mol

Etape 6

Déterminer la masse de produit attendue

On détermine alors la masse de produit attendue.

La masse de paracétamol qu'on s'attend à former est donc :

mP=nP×MP

mP=6,4×103×151,9

mP=0,97 g

Etape 7

Effectuer l'application numérique

On effectue l'application numérique, le résultat étant alors le rendement de la synthèse, grandeur sans unité et devant être écrit avec autant de chiffres significatifs que la donnée qui en a le moins.

Généralement, on écrit le rendement sous forme d'un pourcentage.

On obtient :

η=0,850,97

η=0,88

Le rendement de la synthèse est donc de 88%.

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