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TEST 1S
THÈME /OBSERVER/SOLUTIONS COLORÉES/AVANCEMENT
NOM : .............................
PRÉNOM
: ......................
CLASSE
TO 01 C
: ................ DATE : ....................................
I. SOLUTION DE SULFATE DE CUIVRE(9 PT)
Le spectre d’absorption d’une solution aqueuse de
sulfate de cuivre est donné ci-contre
a) à quelle longueur d’onde faut il se placer pour
mesurer avec précision les mesures
d’absorbance de ce type de solution ?(1pt)
le maximum d’absorbance est obtenu pour
λmax = 800nm
On prépare 4 solutions aqueuses de sulfate de cuivre
dont les concentrations molaires en soluté et les
valeurs des absorbances sont données dans le tableau
suivant
b) Tracer le graphe représentant l’absorbance en
fonction de la concentration molaire en
sulfate de cuivre.(1pt)
voir courbe ci-contre
c) Quelle est la nature de la courbe obtenue ?(1pt)
Absorbance A800 Les points expérimentaux sont pratiquement
alignés sur une droite qui passe par l’origine
d) Quelle relation mathématique entre
3,00 l’absorbance et la concentration met-elle en
B évidence ?(2pt)
2,00 La courbe qui met en relation l’absorbance à
800
la concentration des solutions est une droite
1,00 qui passe par l’origine, l’absorbance est donc
A proportionnelle à la concentration. On dit
-­‐ également que l’absorbance est
-­‐ 0,050 0 ,100 0 ,150 0 ,200 0 ,250 proportionnelle à la concentration de la
concentration c (mpm.L-­‐1 y = 12,116x solution.
R² = 0,99754 Soit :
L’équation de la droite est donc :
A800 = K. c
où K est le coefficient de proportionnalité et
également le coefficient directeur de la droite.
e) Déterminer la relation numérique entre A et c (2pt)
La valeur numérique de K s’obtient en choisissant deux points sur la droite A’ et A"
A
=f(c) K=
2, 42
A"800 ! A'800
0
avec les coordonnées A'
et A"
on obtient
c"! c'
0, 200
0
K=
2, 42 ! 0
0, 200 ! 0
soit K =12,1 mol-1.L
La relation mathématique est donc A800 = 12,1 × c
f) On place dans le spectrophotomètre une cuve contenant un échantillon de solution S’ de sulfate de cuivre de
concentration inconnue c’. L’appareil affiche alors un absorbance A’= 0,10 en déduire la valeur de
concentration c’, à l’aide du graphique et en exploitant la relation mathématique établie précédemment.(2pt)
- Exploitation de l’équation de la droite
c’=
A800 0,10
=
K
12,1
c’= 8,3.10-3 mol.L-1
II. SUIVI DE L’ACTION DE L’ACIDE CHLORHYDRIQUE SUR LE MAGNÉSIUM(18PT)
Données :
Masse molaire atomique du magnésium : M(Mg) =24g.mol-1
Volume molaire des gaz dans les conditions de température et de pression de l’expérience Vm =24.L.mol-1
Le magnésium solide Mg(s) avec l’acide chlorhydrique (H+(aq) + Cl-(aq) ) pour former des ions magnésium Mg2+ et
du dihydrogène gazeux H2(g)
On admettra que les ions chlorure sont spectateurs
a) écrire l’équation chimique ajustée de la transformation (2pt)
Cl- étant une espèce spectatrice elle n’apparaît pas dans l’équation de la réaction chimique
Réactifs Mg(s) ; H+(aq)
Produits : Mg2+(aq) ; H2(g)
D’où l’équation chimique : non ajustée
Mg(s) + H+(aq) Mg2+(aq)+ H2(g)
Tenant compte de la conservation des éléments chimiques et de la conservation de la charge électrique du
système chimique on écrit :’équation chimique ajustée
Mg(s) + 2H+(aq) Mg2+(aq)+ H2(g)
b) Construire le tableau d’avancement dans le cas général (3pt)
équation de la réaction Mg(s) + 2H+(aq) ⎯→ Mg2+(aq) état du avancement Quantités de matières système état initial 0 ni(Mg) ni(H+) 0 état x ni(Mg) -­‐ x ni(H+) -­‐2x x intermédiaire état final ni(Mg) – xmax ni(H+) -­‐2 xmax xmax x = xmax + H2(g) 0 x xmax Dans un ballon contenant un volume V=50 mL d’acide chlorhydrique de concentration c=1,0 mol.L-1 on verse une
masse m= 1,0 g de magnésium.
c) Déterminer les quantités de matière initiales de chacun des réactifs.(4pt)
Quantité de matière initiale de magnésium
On sait que c’est la masse molaire qui relie la masse d’un échantillon à sa quantité de matière
m (Mg)
M(Mg) = i
)
ni(Mg)
m (Mg)
ni(Mg) = i
M(Mg)
A.N : 1,0
ni(Mg) = 24,0
ni(Mg) = 4,2.10-­‐2mol Quantité de matière d’ion hydrogène en solution On sait que c’est la concentration molaire qui relie la quantité de matière d’ion hydrogène dissout et le volume de la solution n (H+)
c = i
Vsolution
D’où ni (H+)= c×V Vsolution =V = 50 mL = 50.10-­‐3 L Et donc : ni (H+)= 1,0×50.10-3
A.N
ni (H+)= 50.10-3mol.L-1
d) Déterminer le réactif limitant (3pt)
Le réactif limitant est le réactif qui disparaît en
premier quand l’avancement aura atteint sa valeur maximum
Si Mg est limitant
nf(Mg)=0 ni(Mg) – x’max =0 x’max = ni(Mg) x’max = 4,2.10-­‐2 mol
Si H+ est limitant
nf(H+)=0 +
ni(H ) – 2x’’max =0 n (H+)
x’’max = i
2
1,0×50.10-3
x’’max = 2
x’’max =2,5.10-­‐2 mol
xmax = inf {4,2.10-­‐2 mol; 2,5.10-­‐2 mol }
xmax =2,5.10-­‐2 mol. C’est donc l’ion H+ qui disparaît le premier c’est donc lui le réactif limitant et le réactif en défaut e) En déduire la composition du système chimique à l’état final (4pt)
Quantités de réactif à l’état final nf(Mg) = 4,2.10-2– 2,5.10-­‐2 nf(Mg) = 2,5.10-­‐2 mol nf(H+) = 2,5.10-2– 2,5.10-­‐2 nf(Mg) = 0 mol Quantités de produit à l’état final nf(Mg2+) = 2× 2,5.10-­‐2 mol nf(Mg2+) = 2,5.10-­‐2 mol nf(H2) = 2,5.10-­‐2 mol espèces état final x = xmax Mg(s) + -­‐2 1,7.10 mol H+(aq) 0 mol Mg2+(aq) + H2(g) -­‐2
2,5.10 mol 2,5.10-­‐2 mol ⎯→ f) Quel est le volume de dihydrogène gazeux dégagé à la fin de la transformation.(2pt)
On sait que c’est le volume molaire qui relie la quantité de matière finale de dihydrogène gazeux à son volume Le volume molaire des gaz pris dans les mêmes conditions de température et de pression est le même ici Vm = 24,0 L.mol-­‐1 V (H2 ) Vm =
nf(H2) V (H2 ) = nf(H2)× Vm V (H2 ) = 2,5.10-­‐2×24,0 V (H2 ) = 60. 10-­‐2 L V (H2 ) = 0,60 L
III . STRUCTURE DES MOLÉCULES(13PT)
On donne, ci contre, les formules développées de trois
molécules le dichlorométhane le phosphane et le chlorure
de soufre
a) Donner les formules de Lewis de ces molécules( 4pt)
H : vérifie la règle du duet dans ces trois formule
développée donc il ne faut rien lui ajouter
Il suffit ici de placer les doublets non liants éventuels aux
atomes qui doivent vérifier la règle de l’octet
C : 4 doublets liants présents et donc pas de doublets non
liants
P : 3 doublets liants présents et donc 1 non liants
S : 2 doublets liants présents et donc 2 non liants
On complète alors les formules semi développées en
tenant compte
b) Pour chaque molécule déterminer le nombre de doublets indépendants (liants et non liants) entourant l’atome
central (C ;Pet S) (3pt)
molécule a) : 4 doublets indépendants liants entourent l’atome central C type A4
molécule b) : 4 doublets indépendants dont 3 doublets liants et 1 doublet non liant entoure l’atome central P
molécule type : E1A3
molécule c) : 4 doublets indépendant dont 2 doublets liants et 2 doublets non liants entourent l’atome central S type
E 2A 2
c) Compléter les patrons de base ci-dessous dans lesquels l’atome central est déjà représenté (3pt)
Ces trois atomes centraux sont donc entourés tous trois de 4 doublets indépendant qui s’orientent dans les directions
des 4 sommets d’un tétraèdre selon la règle de la répulsion minimale des doublets électroniques entourant l’atome
central
d) en déduire la géométrie de chaque molécule (3pt)
H C H Cl Cl P S H H Cl H Cl a) géométrie des liaisons : tétraèdre
molécule tridimensionnelle
b) géométrie des liaisons : pyramide
molécule tridimensionnelle
c) géométrie des liaisons : coudé
molécule plane
Représentation de cram Représentation de cram
Représentation de cram inutile car la molécule est plane