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Acide
bromoéthanoïque . couple acide /base :C2H3BrO2
/C2H3BrO2-.
On disout m =1,2 g de cet acide dans V = 500 mL d'eau distillée. Le pH
de la solution estégal à pH =2,3.
Calculer le pKa de ce couple acide base. (2,4 ; 2,7 ; 3,1 ; 4,8 ; 9,2 ;
aucune réponse exacte ) Masse molaire M =
2*12+3+80+32=139 g/mol
Quantité de matière n = m/M = 1,2 / 139 = 8,64 10-3
mol.
Concentration en soluté apporté : c = n/V = 8,63 10-3/0,5 = 1,73 10-2
mol/L. C2H3BrO2
+H2O =C2H3BrO2-
+H3O+.
Ka = [H3O+][C2H3BrO2-] / [C2H3BrO2]
La solution est électriquement neutre ( l'ion hydroxyde est négligeable
à pH = 2,3 ) : [H3O+]=[C2H3BrO2-] = 10-2,3
=5,0 10-3 mol/L.
Conservation de l'élément carbone : [C2H3BrO2] = c-[C2H3BrO2-] =1,73 10-2 -5,0 10-3
=1,23 10-2
mol/L. Ka = 5,0 10-3
*5,0
10-3
/ 1,23 10-2
=2,0 10-3 ; pKa = 2,7. acide
chlorhydrique et thiosulfate de sodium.
On mélange V1 = 45 mL d'une solution aqueuse de
thiosulfate de sodium de concentration en soluté apporté c1
= 0,13 mol/L et un volume V2 = 5,0 mL d'une
solution d'acide chlorhydrique de concentration c2
=0,10 mol/L. La transformation est lente et on observe la formation
d'un précipité jaune qui trouble peu à peu la solution. Dans cette
transformation, appelée dismutation, l'ion thiosulfate réagit avec lui
même.
Couple oxydant / réducteur : S2O32-aq
/ S (s) ; SO2aq / S2O32-aq.
Calculer le quotient de cette réaction quand le pH devient égal à 2,8.
( 1,5 104 ; 2,5 104 ; 1,5 105 ; 2,5 105 ;
5,5 105 ;
aucune réponse exacte ) réduction : S2O32-aq
+ 4e- +6H+aq = 2S (s) + 3H2O.
oxydation : S2O32-aq +H2O = 2SO2aq + 2H+aq + 4e- .
oxydoréduction : 2S2O32-aq +4H+aq = 2S (s)
+ 2H2O + 2SO2aq. S2O32-aq +2H+aq
= S (s) + H2O +SO2aq.
Solubilité
du chlorure de plomb.
On dissout m0 = 1,00 g de chlorure de plomb dans
V = 500 mL d'eau distillée. le solide n'est pas entièrement dissout et
on note m la masse de solide non dissous.
On mesure la conductivité de la solution s = 1,11 mS cm-1. lPb2+
= 14,0 mS m2 mol-1
; lCl-
= 7,63 mS m2 mol-1
;
Calculer m ( en mg). ( 252 ; 312 ; 370 ; 412 ; 472 ; aucune réponse
exacte )
PbCl2(s) = Pb2+aq + 2Cl-aq
;
On note C la concentration en soluté apporté.
la solution est électriquement neutre : 2[Pb2+aq]
=[Cl-aq] = 2C mol m-3. s = lPb2+[Pb2+aq]
+ lCl-[Cl-aq]
= (2 lCl-+ lPb2+)
C. s =0,111 S m-1.
0,111 = (2*7,63 +14,0) 10-3 C ; C = 3,794 mol m-3
= 3,79 10-3 mol/L.
Quantité de
matière de solide dissout : n = C V = 3,79 10-3
*0,5 = 1,90 10-3 mol
n = m/M avec M = 207,2 + 2*35,5 =278,2 g/mol.
masse de solide dissout : n M = 278,2 *1,90 10-3 =0,528 g
m = 1,00-0,528 =0,472 g= 472 mg.
Alcools
saturés non cycliques de formule brute C5H12O.
Parmi les affirmations suivantes, combien y en a t-il d'exactes ?
- Il existe 8 alcools isomères correspondants à cette formule brute. Vrai.
pentan-1-ol ; pentan-2-ol ;pentan-3-ol
2-méthylbutan-1-ol ; 2-méthylbutan-2-ol ; 3-méthylbutan-1-ol ;
3-méthylbutan-2-ol ; 2,2-diméthylpropan-1-ol.
- le 2-méthylbutan-1-ol est l'un de ces isomères. Vrai.
- Il y a 5 isomères qui sont des alcools secondaires. Faux.
pentan-2-ol ; pentan-3-ol ; 3-méthylbutan-2-ol ;
- l'alcool tertiaire a pour nom 2,2-diméthylpropan-1-ol. Faux.
2-méthylbutan-2-ol ;
- 7 isomères peuvent subir une oxydation ménagée. Vrai.
Seul l'alcool tertiaire ne subit pas d'oxydatin ménagée.
Etamage.
C'est une opération qui consiste à déposer une couche d'étain sur une
pièce métallique. On souhaite déposer une couche d'étain d'épaisseur 85
µm sur toute la surface d'un cube d'acier de 4,0 cm de côté.
L'anode est constituée d'un morceau d'étain pur, la cathode est formée
par le cube d'acier.
Les deux électrodes sont immergées dans une solution de sulfate d'étain
(II). l'intensité est constante I = 5,8 A.
Masse volumique de l'étain r
= 7,31 g/cm3 ; 1F = 96500 C mol-1.
Calculer la durée en minutes nécessaire pour réaliser l'étamage du cube
d'acier.
( 12 ; 18 ; 22 ; 28 ; 32 ; aucune réponse exacte ). Aire
des 6 faces du cube : 6 a2 = 6*4,02
=96 cm2; volume d'étain : 96*85 10-4
=0,816 cm3.
Masse d'étain : m =volume fois masse volumique = 0,816*7,31
=5,96 g.
Quantité de matière d'étain n = m / M = 5,96 / 118,7 =5,03 10-2
mol
Sn2+aq + 2e- = Sn(s) ;
quantité de matière d'électron : 2n =0,10 mol
Quantité d'électricité correspondante : Q = 0,10*96500 = 9650 C.
durée : 9650 / 5,8 =1,67 103 s ~ 28 min.
Méthanal. On dispose d'une solution aqueuse commerciale de méthanal notée S0. On souhaite vérifier le pourcentage massique en méthanal pur de cette solution. On suit le protocole suivant : Etape n°1 : détermination de la densité de la solution commerciale. On pèse une fiole jaugée vide de 100 mL sur une balance électronique, on trouve une masse m0 =61,4 g. On remplit cette fiole jaugée de la solution S0 jusqu'au trait de jauge et on la pèse, on trouve une masse m1 =170,4 g. Calculer la densité d de la solution commerciale. masse de la solution : m = 170,4-61,4 =109 g ; volume V = 100 mL masse volumique : m/V = 109/100 = 1,09 ; densité d = 1,09. Etape n°2 : dilution de la solution commerciale. On
verse le contenu de la fiole jaugée de 100 mL dans une fiole jaugée de
1000 mL On complète avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge, on
bouche et on homogénéise la solution. Cette solution diluée est notée S1 Etape n°3 : préparation du mélange réactionnel. Dans un becher de 250 ml, on introduit 20,0 mL de solution S1 puis 10,0 mL d'une solution d'eau oxygénée à 35 % et enfin 30,0 mL d'une solution d'hydroxyde de potassium ( K+aq + HO-aq) de concentration en soluté apporté c2
=1,00 mol/L. On place le becher pendant 15 min au bain-marie. On
modélise la transformation chimique qui a lieu par l'équation suivante : 2HCHO aq+H2O2(l) +2HO-aq = 2HCOO-aq +H2(g) + 2H2O(l).(1) Calculer le titre en volume de l'eau oxygénée. 1 L d'eau oxygénée contient 35 % en masse de peroxyde d'hydrogène H2O2. La densité de cette solution est d = 1,13. Masse m de peroxyde d'hydrogène H2O2 : m = 1,13*0,35=0,3955 kg =395,5 g Quantité de matière correspondante : n = m/M = 395,5 / 34 =11,63 mol/L Dismutation de H2O2 : H2O2 = H2O + ½O2(g). Quantité de matière de dioxygène : 0,5*11,63 =5,816 mol. Titre de l'eau oxygénée : 5,816*22,4 =130 volumes.
Etape n°4 : titrage des ions hydroxyde en excès.. On
laisse refroidir le mélange réactionnel. On dose les ions hydroxyde en
excès par une solution aqueuse d'acide chlorhydrique de concentration cA =1,00 mol/L. Volume d'acide versé à l'équivalence VA = 7,8 mL. Ecrire l'équation chimique support du dosage. Titrage acide fort base forte : HO-aq + H3O+aq = 2H2O(l). Calculer la quantité de matière n0 de méthanal contenu initialement dans 20,0 mL de S1. Quantité de matière d'ion hydroxyde ( en mmol) : initiale : 30*c2 = 30 mmol en excès : 7,8 cA =7,8 mmol ayant réagit : 30-7,8 = 22,2 mmol Quantité de matière de méthanal dans 20 mL de S1 : d'après les nombres stoechiométriques de (1) : n0 =22,2 mmol. En déduire le pourcentage massique de méthanal pur dans la solution commerciale. 22,2 *1000/20 = 1110 mmol = 1,11 mol de méthanal dans 1 L de S1 ou dans 100 mL de S0. masse de méthanal : n M = 1,11 *(12+2+16) = 33,3 g. masse de 100 mL de solution commerciale : 109 g. % massique : 33,3/109*100 =30,55 ~31 %. Calculer la quantité de matière de peroxyde d'hydrogène ( en mmol) restant . Quantité de matière initiale : 10*11,63 = 116,3 mmol Quantité de matière de peroxyde d'hydrogène ayant réagi : d'après les nombres stoechiométriques de (1) : 22,2 / 2 = 11,1 mmol Quantité de matière restante : 116,3-11,1 =105 mmol.