Corrigé évaluation 5

DEVOIR N°V
corrigé
EXERCICE - I
Le tétrachlorure de carbone CCl4 est un solvant couramment employé en chimie.
Une molécule organique est essentiellement composée de carbone et d’hydrogène. Ici il n'y a pas d'hyδdrogène mais le tétrachlorure de carbone est tout de même une molécule organique
car les hydrogènes ont été remplacés par des atomes de chlore.
Les électronégativités du chlore est du carbone sont très différentes, donc la liai4δ+
Gson carbone -chlore est polaire.
δδ
G+
En raison de la géométrie tétraédrique, les barycentres des charges positives et
négatives sont superposés. Le solvant tétrachlorure de carbone CCl4 est apolaire
δLe chlorure de sodium est un solide ionique. Il se dissout dans un solvant polaire.
Donc ce solvant n’est pas adapté pour dissoudre le chlorure de sodium.
Le diiode I2 est symétrique, c’est une molécule apolaire. Il est dissout par le CCl4
Le CCl4 apolaire n’est pas miscible avec l'eau qui est polaire.
Données : L'électronégativité du chlore est 3,16 et celle du carbone 2,55.
EXERCICE - II On souhaite préparer un volume V0 = 250 mL d'une solution aqueuse de chlorure de magnésium
( Mg2+ (aq) + 2 Cl- (aq) ), notée S0 , de concentration molaire en soluté apporté en solution c0 = 0,15 mol.L-1.
a) Équation de dissolution du solide ionique.
MgCl2 (s)
Mg2+ (aq) + 2 Cl- (aq)
b) Masse de chlorure de magnésium solide nécessaire à la réalisation de cette solution
MMgCl2= 24,3 + 2 x 35,5 = 95,3 g.mol-1
m = n x M = C xVx M = 0,15 x 250.10-3 x95,3 = 3,6 g
c) Concentrations molaires effectives en espèces dissoutes
[Mg2+] = c0 = 0,15 mol.L-1
[Cl-]= 2 x c0 = 0,30 mol.L-1
On ajoute à la solution précédente un volume V1 = 100 mL d’une solution aqueuse de sulfate de magnésium (Mg2+ (aq) + SO42- (aq) ) notée S1, de concentration c1 = 0,30 mol.L-1. Il ne se produit aucune transformation chimique.
Inventaire des espèces présentes dans le mélange obtenu.
Mg2+ Cl- SO42b) Quelles sont leurs concentrations molaires effectives en solution ? (1,5 points)
[Mg2+] = c0 xV0+ c1 x V1 / V0 + V1 = 0,15 x 0,250 + 0,30 x 0,100 /(0,250+ 0,100) = 1,9 .10-1 mol.L-1
[Cl-]= 2xc0 xV0/ V0 + V1 = 4,3.10-1 mol.L-1
[SO42-] = c1 x V1 / V0 + V1= 8,6.10-2 mol.L-1
EXERCICE - III -
Composition en nucléons des noyaux de calcium et de chlorure
Calcium 40 nucléons, 20 protons 20 neutrons
Chlorure 35 nucléons, 17 protons 18 neutrons
Formule du cristal de chlorure de calcium solide
CaCl2
Équation de dissolution dans l’eau. CaCl2(s) Ca2+ (aq)+ 2Cl- (aq)
Force électromagnétique s’exerçant entre un ion calcium et un ion chlorure.
F = 9,0 .109 x 2x (1,6 .10-19)2 / (2,8.10-8)2 =5.9.10-9 N
Masse de chacun ions en les assimilant à la masse de leur noyau.
-27
= 6,7.10-26 kg
mCa2+= 40 x 1,67.10
mCl-= 35 x 1,67.10-27 = 5,85 .10-26 kg
Force gravitationnelle s’exerçant entre un ion calcium et un ion chlorure.
F' = 6,67 10-11x 40x 35 x ( 1,67.10-27)2 / (2,8.10-8)2 = 3.35.10-42 N
Rapport des deux forces
F /F' = 1.7.1033
F>> F’. Les interactions électromagnétiques prédominent par rapport aux interactions gravitationnelles.
Dans un solide ionique ce ne sont pas les interactions de Van der Waals qui entrent en jeu. Ces interactions
interviennent au niveau moléculaires.
EXERCICE – IV 1 Lois de conservation dans une réaction nucléaire
Conservation du nombre de masse (nucléons) et du nombre de charges (protons)
2 Détermination de A et Z
239+1 + 102+A+3 donc A =135
94 +0 = 42+Z+0 donc Z= 52
D'après le tableau l’élément est le Tellure 135 52 Te
3 La réaction est provoquée puisque l'on fait réagir du plutonium en le bombardant de neutrons.
C'est une fission : un noyau lourd donne deux noyaux légers.
4 Le plutonium est également utilisé dans des piles qui alimentent certains satellites.
a) Il s'agit d'une réaction spontanée, de décroissance radioactive.
b) On forme des noyaux d’Hélium, donc il s'agit d'une réaction alpha :α
Variation de masse lors de cette réaction.
-27
-27
-27
-27
∆m =3,88508 x10 +6,64431x10 -3,95162 x10 = 6.57.10 kg
Une erreur d’énoncé nous fait trouver une variation positive, donc il n’y a pas de perte de masse…
Les masses des atomes de plutonium et d’uranium sont de l’ordre de grandeur de 10-25 et pas 10-27
Les calculs sont faits avec les valeurs de l’énoncé
Quelle est l’énergie libérée lors de cette réaction en joules puis en MeV. (1 point)
-27
E = ∆m c2 = 6.57.10 x (299 792 450)2=5.91.10-10 J
E = 5.91.10-10 /1,6.10-19 = 3.7.109 ev =3.7.103 Mev
Valeurs exactes
-25
-27
-25
-30
∆m =3,88508 x10 +6,64431x10 -3,95162 x10 = -9.69.10 kg
E = ∆m c2 = 9.69.10-30 x (299 792 450)2=8.71.10-13 J
E = 8.71.10-13 /1,6.10-19 = 5.44.106 ev =5.44 Mev