barême - Olympiades de chimie

I Dosage par titrage indirect
1. On dispose d’une solution S de bouillie bordelaise obtenue par dissolution de 0,15g de bouillie
bordelaise dans un volume V =100,0 mL . Le pH de la solution S est pH =2. On donne le
diagramme de prédominance suivant :
Cu2+(aq)
Cu(OH)2(s)
5,4
a Définir un élément chimique.
pH
/0,5
Ensemble des entités ayant le même numéro atomique Z
b Sous quelle forme est l’élément chimique cuivre dans la solution S? Justifier.
On est dans le domaine de prédominance de Cu2+(aq) car pH =2
/0,5
2. On prélève 20,0 mL de la solution S. En faisant l’hypothèse que la bouillie bordelaise est
uniquement constituée de sulfate de cuivre II, calculer la quantité de matière en ions cuivre II
présente dans 20,0 mL de la solution S
n(Cu 2+ ) =
0, 15
= 9, 4 × 10-4 mol
160
dans 100 mL soit
n(Cu 2 + ) =
0, 15
= 1, 9 × 10-4 mol dans
160 × 5
20 mL
/0,5
3. On ajoute 3g d’iodure de potassium solide dans 20,0 mL de la solution S. Calculer la quantité
d’iodure de potassium introduite.
n(I- ) =
3
= 2 × 10-2 mol
166
/0,5
4. Le sulfate de cuivre réagit avec l’iodure de potassium. Les deux couples redox mis en jeu dans
cette étape sont : Cu2+ / CuI et I2 / I- .
a.
Ecrire les deux demi-équations rédox ainsi
chimique.
Cu2+(aq) + I-(aq) + e- = CuI(s)
2I-(aq)
= I2(aq) + 2 e-
que l’équation de la transformation
2
1
/0,5
2 Cu2+(aq) + 4I-(aq) = 2 CuI(s) + I2(aq)
b. La réaction est totale. Quel est le réactif limitant ?
Cu2+ est le réactif limitant car I-(aq) est largement en exces
/0,5
c. Quelle est la relation entre la quantité de matière initiale d’ions cuivre II dans
l’erlenmeyer, n(Cu2+), et la quantité de matière de diiode formée n(I2) ?
n(Cu2+) = 2 x n(I2)
/0,5
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d. Quelle est la couleur de la solution à la fin de la transformation ?
I2 a une couleur allant du jaune pâle au brun.
/0,5
5. On titre le diiode formée n(I2) par une solution par une solution de thiosulfate de sodium de
concentration CT = 5,0.10-3 mol.L-1. Les deux couples redox mis en jeu dans le dosage sont :
I2/I- et S4O62- / S2O32a.
Ecrire l’équation de la transformation chimique.
I2(aq) + 2S2O32-(aq) = 2I-(aq) + S4O62-(aq)
/0,5
b. Citer le nom de deux indicateurs de fin de dosage que l’on peut utiliser pour mieux
visualiser l’équivalence.
Le Thiodéne
6.
/0,5
L’équivalence est obtenue pour un volume de thiosulfate de sodium versé VE=18,8 mL
a. Calculer n(I2)
n(I 2 ) = n(S2 O 23 3- ) =
c B×VE
5, 0 × 10-3 × 18, 8 × 10-3
=
= 4, 7 × 10-5 mol
2
2
/0,5
b. En déduire n(Cu2+) dans S1.
n(Cu 2 + ) = 2 × n(I 2 ) = 2 × 4, 7 × 10-5 = 9, 4 × 10-5 mol dans 20mL
/0,5
7. En déduire la masse d’ions cuivre contenu dans S ainsi que le pourcentage massique en
cuivre dans la bouillie bordelaise
m(Cu 2 + ) = 9, 4 × 10-5 × 63, 5 × 5 = 3, 0 × 10 -2 g dans 100mL p =
m(Cu)
0, 03
20
=
=
m(totale)
0.15
100
/0,5
8. En comparant n(Cu2+) et n0, que pensez-vous de la validité de l’hypothèse faite dans la
question 2 ?
n(Cu2+) < n0 l’hypothèse est donc fausse : la bouillie bordelaise n’est pas constituée
uniquement de sulfate de cuivre.
/0,5
II Dosage par spectrophotométrie
Le spectre d’absorption d’une solution aqueuse de sulfate de cuivre de concentration molaire en
CuSO4(s) C0 = 1,0.10-2 mol.L-1 en fonction
de la longueur d’onde est donné ci-joint
1.
D’après le spectre d’absorption, a quelle
longueur d’onde doit-on travailler ?
Justifier.
/0,5
On se place au maximum d’absorption
800nm
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2.
Quel est l’intérêt de faire un blanc ?
Ne pas tenir compte de la cuve et du solvant.
3.
/0,5
Enoncer la loi de Beer Lambert. Préciser les unités.
A=k.c A sans unite k en L/mol c en mol/L
/0,5
4.
Les mesures ont été réalisées avec le même spectrophotomètre, les mêmes réglages. La seule
espèce chimique qui absorbe dans la bouillie bordelaise est l’ion cuivre.
Une solution de sulfate de cuivre de concentration 4,0.10-2 mol.L-1 a une absorbance A=0,49. En
déduire la concentration molaire en ions cuivre d’une solution S de bouillie bordelaise
d’absorbance AS=0,61.
AS k c s
A
0.61
cs = S × c = c s =
× 4, 0 × 10-2 = 5, 0 × 10-2 mol.L-1
A
k c
A
0.49
5.
/0,5
La solution S a été préparée par dissolution de 1,50g de bouillie bordelaise dans une fiole
jaugée de 100,0mL. Déterminer le pourcentage massique en cuivre de cette bouillie
bordelaise.
m = n × M = c × V × M = 5, 0 × 10
-2
× 0, 1 × 63, 5 = 0, 32
m(Cu)
0, 32
21
p =
=
=
m(totale)
1, 5
100
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