Kiné- Chimie- Berck 2009- corrigé Partie 1 – QCM

Kiné- Chimie- Berck 2009- corrigé
Partie 1 – QCM
Question 1
Couples acide-base mis en jeu : C6H5COOH / C6H5COO- et H3O+/H2O
Lorsqu’on introduit l’acide chlorhydrique dans le mélange il se produit donc la réaction suivante :
C6H5COO- (aq) + H3O+ (aq) = C6H5COOH (aq) + H2O
Calculons la constante d’équilibre de cette réaction : K=[ C6H5COOH]/([ C6H5COO-][ H3O+]= 1/Ka
K=1/10-4,2= 104,2 donc K>104, cette réaction est donc totale
Tableau d’avancement de cette réaction :
Etat
Avancement
C6H5COO- (aq) +
initial
intermédiaire
final
0
x
xmax
n1=0,015
0,015-x
0,015-xmax
H3O+ (aq)
n2=1,25.10-3
1,25.10-3-x
1,25.10-3-xmax
=
C6H5COOH (aq) +
0
x
xmax
H2O
excès
excès
excès
Quantités de matière initiales :
Benzoate : n= m/M= 7,2/(7x12+5x1+2x16+23)=7,2/144=0,05 mol dans 250mL de solution
Donc n1=0,05x75/250=0,015mol dans 75mL
Oxonium : n2=CV=0,05x25.10-3=1,25.10-3mol
On en déduit que xmax=1,25.10-3 mol donc l’ion benzoate est en excès.
Quantités de matière finales :
Comme on a montré que l’ion oxonium était limitant, on a n(H3O+)f=0.
n(benzoate)f=0,015-0,00125=1,375.10-2mol donc [C6H5COO-]f=1,375.10-3/Vtotal
[C6H5COO-]f=1,375.10-3/0,1=1,375.10-1mol.L-1
De même, on trouve [C6H5COOH]f=xmax/Vtotal=1,25.10-2mol.L-1
Calcul du pH final :
On sait que pH=pKa + log [C6H5COO-]f/[C6H5COOH]f
On trouve alors pH=5,2 à réponse C
Remarque : Il est normal de trouver un pH supérieur au pKa car la forme basique est majoritaire.
Question 2
Demi-réactions électroniques : Fe = Fe2+ + 2e- et 2H+ + 2e-= H2
Al = Al3+ + 3e(1) Réaction du fer avec les ions oxonium : Fe(s) + 2H+(aq) = Fe2+(aq) + H2(g)
(2) Réaction de l’aluminium avec les ions oxonium : 2Al(s) + 6H+(aq) = 2Al3+(aq) + 3H2(g)
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Quantité totale de H2 dégagé : n=V/Vm= 0,710/24=2,96.10-2 mol
L’acide est en excès donc fer et aluminium sont les réactifs limitant.
On appelle a la quantité de fer dans le mélange et b la quantité d’aluminium.
D’après la réaction (1), la quantité de H2 formé est égale à la quantité de fer.
D’après la réaction (2), la quantité de H2 formé est égale à 3/2 de la quantité d’aluminium
Donc n(H2)=a+3/2b=a+1,5b
De plus on sait que le mélange de poudres a une masse de 1,20g, donc aM(Fe) + bM(Al)=1,20
On aboutit à un système de 2 équations à 2 inconnues a et b. on le résout.
a+1,5b=2,96.10-2 et 56a+27b=1,20
On trouve a=0,0175mol et b=0,008mol
Masse de fer : m(Fe)=0,0175x56=0,98g dans un mélange de 1,20g
Donc %Fe=0,98/1,20x100=82% à réponse E
Question 3
A est un monoalcool et sa chaîne carbonée est saturée, donc sa formule brute est de la forme CnH2n+2O
avec n entier.
Masse molaire de A :
M(A)=nM(C)+(2n+2)M(H)+M(O)
M(A)=12n+2n+2+16=14n+18
La masse de carbone contenue dans une mole de A est égale à 12n. On en déduit que
12n/(14n+18)=0,649
12n=0,649(14n+18) soit 12n=9,086n+11,682 donc n=11,682/(12-9.086)=4
Donc M(A)=14x4+18=74g.mol-1 àréponse D
Question 4
A- le test positif avec la 2,4-DNPH est caractérisé par la formation d'un précipité jaune
orangé. Vrai, c’est le test caractéristique de la fonction carbonyle.
B- le composé B possède un groupe carbonyle. Vrai puisque le test est positif (voir question
A).
C- le nom du composé B est la propanone. Faux. L’oxydation ménagée conserve la chaîne
carbonée, donc B doit posséder 4 carbones, comme le composé A.
D- le composé A est un alcool secondaire. Vrai car son oxydation donne une cétone (test
positif à la DNPH mais négatif à la liqueur de Fehling)
E- le composé A est le propan-2-ol. Faux (même justification que C)
Donc deux affirmations exactes
Question 5
On a dissout 50-10,6=39,4g de nitrate de plomb dans 75mL d’eau, soit une quantité de matière
n= m/M= 39,4/(207+2x14+6x16)=39,4/331=0,119mol
La concentration en soluté apporté vaut donc c=n/V= 0,119/0,075= 1,59 mol.L-1
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D’après l’équation bilan on a [Pb2+]=c et [NO3-]=2c
K=[Pb2+][NO3-]²=4c3=4x1.593=16 àréponse A
Partie 2 :Exercice
1- Masse molaire du nitrate d’argent: M =108+14+3x16 = 170 g.mol-1
Soit une quantité de matière n = m/M = 10,2 / 170 =0,06 mol
On note c la concentration en soluté apporté. [Ag+]i =c= 0,06 / 0,5 = 0,12 mol.L-1.
2- Masse molaire du sulfate d’aluminium hydraté Al2(SO4)3, 18 H2O:
M =2x27+3x32+12x16+18x18 = 666 g.mol-1
Soit une quantité de matière n = m/M = 10,4 /666 =0,016 mol
On note c’ la concentration en soluté apporté. [Al3+]i =c= 0,016 / 0,25 = 0,064 mol.L-1.
3- Détermination de la quantité d’ions Ag+ restant à Dt :
à l’équivalence, n(Cl-)=n(Ag+)f
donc n(Ag+)f=c’Veq=0,1x14,1.10-3=1,41.10-3mol dans les 20mL de solution titrée.
Soit 1,41.10-3x5= 7,05.10-3mol dans V1=100mL de S1
Initialement, dans V1, on avait n(Ag+)i=0,12x0,1=0,012mol
Quantité d’ion argent ayant réagi : 0,012-0,00705=4,95.10-3mol.
D’après la demi-équation Ag+ + e- = Ag, le nombre d’électrons ayant circulé est égal au
nombre d’ions argent consommés.
n(e-)=n(Ag+)=4,95.10-3mol
Or Q= n(e-)F=IDt donc Dt= n(e-)F/I= 96500x4,95.10-3/22,1.10-3=21614s soit 360 minutes
4- D’après la question précédente n(e-)=n(Ag)formé=4,95.10-3mol.
Dm(Ag)=n(Ag)forméM(Ag)
Dm(Ag)= 4,95.10-3x108=0,535g
5- Demi-équation relative à l’aluminium : Al = Al3+ + 3eOn en déduit que n(Al3+)formé=n(e-)/3
Donc n(Al3+)formé=4,95.10-3/3=1,65.10-3 mol
D’où n(Al3+)f= n(Al3+)formé+ n(Al3+)i
n(Al3+)f=1,65.10-3+0,0125=1,415.10-2 mol
[Al3+]f= n(Al3+)f/V donc [Al3+]f=1,415.10-2/0,1=0,1415mol.L-1
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