Aurélie 13/04/09
 

 

QCM oxydo-réduction, pile, électrolyse ( Kiné EFOM 2009)

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On dispose d'un mélange constitué de nA = 0,1 mol de propan-1-ol ( noté A) et nB = 0,2 mol de propan-2-ol (noté B).

On procède à l'oxydation ménagée , en milieu acide, de ce mélange par une solution aqueuse de dichromate de potassium en excès ( couple Cr2O72-/Cr3+).

La concentration molaire de la solution de dichromate de potassium est 0,1 mol/L. Déterminer le volume minimal de solution de dichromate de potassium qu'il faut utiliser pour l'oxydation ménagée du mélange des deux alcools A et B.

A
B ( vrai)
C
D
E
F ( vrai)
660 mL
1330 mL
330 mL
500 mL
750 mL
autre
Analyse :

Cr2O72- + 14 H+ + 6e- =2Cr3+ +7H2O (1)

C3H8O ( A ) +H2O = CH3-CH2-COOH + 4e- +4 H+(2)

C3H8O ( B ) = CH3-CO-CH3 +2e- +2 H+(3)

2 fois (1) + 3 fois (2) : 2 Cr2O72- + 3 C3H8O ( A ) + 16 H+=4Cr3+ +11H2O +3CH3-CH2-COOH

0,1 mol de A néccessite 0,067 mol d'ion dichromate.

1 fois (1) + 3 fois (3) : Cr2O72- + 3 C3H8O ( B ) + 8 H+=2Cr3+ +7H2O +3CH3-CO-CH3

0,2 mol de B néccessite 0,067 mol d'ion dichromate.

Donc au total : n =0,067+0,067 = 0,133 mol d'ion dichromate

Volume = n/c =0,133/ 0,1 = 1,3 L= 1330 mL.

pile zinc argent.

Une pile formée des couples Ag+ / Ag et Zn2+/Zn débite dans un circuit.

Ag : 110 g/mol ; Zn : 65 g/mol ; 1 F = 105 C

Déterminer l'intensité du courant sachant que la variation de masse de l'électrode d'argent est 1,10 g en 20 heures.

A
B
C( vrai)
D
E
F
9,5 mA
25,5 mA
13,9 mA
36,5 mA
52,5 mA
autre
Analyse :

réduction de Ag+ suivant : Ag+ + e- = Ag(s)

quantité de matière (mol) n (Ag+) = n(e-) = m/M = 1,10/110 = 0,01 mol

Quantité d'électricité Q = 0,01*105 = 1000 C

t =20 heures = 20*3600 s = 72 000 s

intensité i =Q/t = 1000/72000 = 1/72 =0,0139 A = 13,9 mA.



Déterminer la variation de mase de la lame de zinc pendant la même durée.

A( vrai)
B
C
D
E
F
-325 mg
129 mg
-129 mg
-226 mg
-525 mg
autre
Analyse :

Oxydation du zinc : Zn = Zn2+ + 2e- ; la masse de zinc diminue.

Bilan : Zn + 2Ag+= Zn2+ +2Ag

Quantité de matière de zinc : n(Zn) = 0,5 n(Ag) = 0,005 mol

masse de zinc disparue : m =- n M = -0,005*65 = -0,325 g = -325 mg

oxydation de l'éthanol.

L'éthanol peut être oxydé en acide éthanoïque CH3-COOH par une solution de dichromate de potassium K2Cr2O7 acidifiée.

M(éthanol) = 46 g/mol ; m(K2Cr2O7) = 294 g/mol.

Déterminer la masse de dichromate de potassium nécessaire pour oxyder 9,2 g d'éthanol ?

A
B( vrai)
C
D( vrai)
E
F
48,6 g
39,2 g
55,8 g
64,6 g
72,0 g
autre
Analyse :

Cr2O72- + 14 H+ + 6e- =2Cr3+ +7H2O (1)

C2H6O +H2O = CH3-COOH + 4e- +4 H+(2)

2 fois (1) + 3 fois (2) : 2 Cr2O72- + 3 C2H6O + 16 H+=4Cr3+ +11H2O +3CH3-COOH

Quantité de matière (mol) : n(éthanol) = m/M = 9,2 /46 =0,2 mol

n(dichromate) = 0,2*2/3 = 0,133 mol

masse de dichromate de potassium m = n /M = 0,133*294 =39,2 g

 





sel de Mohr et ion permanganate

On appelle sel de Mohr un corps cristallisé possédant la composition FeSO4, (NH4)2SO4, 6H2O. Masse molaire M = 392 g/mol.

Il fournit lors d'une dissolution l'ion Fe2+. On dissout 0,784 g de sel de Mohr dans 100 mL d'eau.

Couples redox Fe3+/Fe2+ ; MnO4- / Mn2+.

Déterminer la concentration molaire (mol/L)en ion fer (II) de la solution.

A
B( vrai)
C
D
E
F
3 10-3
0,02
3,5 10-2
4,5 10-3
0,10
autre
Analyse :

Quantité de matière de sel de Mohr = quantité de matière Fe2+ = m/M = 0,794/392 =0,002 mol

c= n/V = 0,002 / 0,1 = 0,02 mol/L




On y ajoute une solution de permanganate de potassium à 0,01 mol/L

Déterminer le volume de cette solution à ajouter pour que tous les ions Fe2+ soient oxydés en Fe3+.

A
B
C
D
E ( vrai)
F
20 mL
105 mL
1,5 10-2 L
8,5 10-3 L
0,04 L
autre

Analyse :

5 fois {Fe2+ = Fe3++ e- }

MnO4- +8H+ + 5e- = Mn2++4H2O.

MnO4- +8H+ + 5Fe2+= Mn2++4H2O + 5 Fe3+.

n(MnO4-) = n(Fe2+) / 5 ; or n(Fe2+) = 0,002 mol d'où n(MnO4-) =2 10-3 /5 = 4 10-4 mol.

V =n/c = 4 10-4 / 0,01 = 0,04 l = 40 mL.


 


 

zingage électrolytique.

Le zingage consiste à recouvrir une pièce d'acier de zinc : on la plonge dans une solution aqueuse de sulfate de zinc ( Zn2+ aq + SO4-aq) et on fait circuler un courant entre cette pièce et une électode de graphite.

On veut recouvrir une pièce de surface S = 1,00 m2 d'une épaisseur e = 0,100 mm de zinc.

M(zinc) = 65 g/mol ; masse volumique du zinc r(Zn) =6,5 g cm-3 ; 1F = 105 C.

Calculer la quantité d'électricité ( C) .

A
B ( vrai)
C
D
E
F
1,5 105
2,0 106
1,1 105
1,5 106
3,3 105
autres
Analyse :

Zn2+ + 2e-=Zn(s)

Volume de zinc : V =S e=1,00 * 10-4 = 10-4 m3 = 100 cm3.

masse de zinc m = r(Zn) V = 6,5 *100 = 650 g

Quantité de matière de zinc n = m/M = 650/65 =10 mol

Quantité de matière d'électrons : n(e-) = 2 n(zinc) =20 mol

Quantité d'électricité : Q = n(e-) *105 = 2 106 C.




Lors de l'électrolyse de 200 mL d'une solution aqueuse d'acide sulfurique un courant d'intensité I = 1,0 A traverse l'électrolyseur pendant 10 min. De l'oxygène se dégage à l'anode et de l'hydrogène àla cathode. Vm = 25 L/mol.

Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) exacte(s) ?

A- les équations des réactions se produisant respectivement à l'anode et à la cathode sont :

6H2O = 4H3O+ + 4e- + O2 ; 4H3O+ = 4e- + 2H2 +4H2O faux.

réduction à la cathode négative : 4H3O+ + 4e- = 2H2 +4H2O

B- le volume de dioxygène produit est 75 cm3.

Quantité d'électricité Q = I t = 1,0*10*60 = 600 C

Quantité de matière d'électrons : n(e-) = 600 / 105 = 6 10-3 mol.

Quantité de matière de dioxygène : 6 10-3 / 4 = 1,5 10-3 mol

Volume de dioxygène : n(O2) * Vm = 1,5 10-3 * 25 = 37,5 mL. faux.

C- le volume de dihydrogène produit est 75 cm3.

Quantité de matière de dihydrogène : 6 10-3 /2 = 3 10-3 mol

Volume de dihydrogène : n(H2) * Vm = 3 10-3 * 25 = 75 mL. vrai.



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