TdCA1 - Christian Giraud

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Td chimie atomistique 1: L’atome et la réaction chimique
1. Ecriture des atomes
a. Quels sont les nombres de neutrons, de protons et d’électrons présents dans chacun des atomes et des ions
suivants : On rédigera sous forme d’un tableau. 2963Cu2+ , 83209Bi , 3579Br-
b. L’élément bore naturel est constitué de deux isotopes 10B et 11B . Leurs masses atomiques molaires
(en g.mol-1) sont respectivement:10,0129 et 11,0093. Leurs pourcentages (en atomes) sont respectivement: 19,6
et 80,4. Calculer la masse atomique molaire du bore naturel.
2. Analyse élémentaire
a. Calculer la quantité de matière en mol contenue dans 28,0 mg d’eau et dans 500 mg d’aspirine (formule
C9H8O4).
b. Exprimer en kg la masse d’une molécule de dioxyde de carbone .
c. L’analyse élémentaire d’un des constituants de l’essence révèle les pourcentages suivants :
- carbone 92,30 %;hydrogène 7,70 %.
Etablir la formule empirique de ce composé.
Sachant que se masse molaire moléculaire vaut 78, déterminer sa formule moléculaire.
3. Préparation d’une solution d’ammoniaque et dosages
1. L’étiquette d’un flacon commercial d’ammoniaque (solution S0 ) comporte les indications suivantes : densité
d = 0,90 et fraction massique d’ammoniac P = 28,1%.Calculer sa concentration molaire et sa concentration massique.
2. Préciser la verrerie utilisée pour préparer à partir de la solution commerciale 1 litre de solution S1 de
concentration C1 comprise entre 1 et 2 mol.L-1.
3. Pour vérifier la concentration d’une solution S’1 (concentration assez proche de celle de S1) on dose 20,0 mL de
cette solution par de l’acide sulfurique H2SO4 (chaque mole libère deux mole H+ ) de concentration C2 = 0,5 mol.L-1
connue. On obtient Véq = 24, 0 mL. Calculer la concentration de S’1
4. On utilise la solution S’1 pour doser V3 = 100 mL d’une solution de sulfate de cuivre CuSO4 de concentration C3
inconnue. La réaction de titrage s’écrit Cu2+ + 4 NH3  Cu(NH3)4 2+ . On obtient Véq = 16,0 mL. Calculer C3
Données : masses molaires en g.mol-1 H: 1,0 ; O : 16,0 ; N : 14,0
4. Fabrication industrielle du titane
Le titane est un métal très utilisé dans l’industrie aéronautique à cause de sa faible densité et de ses bonnes propriétés
mécaniques. Données : Masses molaires en g.mol-1 : Ti : : 48 ; C : 12 ; O : 16 ; Cl : 35,5.
La préparation industrielle du titane peut se faire en 2 étapes à partir du dioxyde TiO2 :
1ère étape :action du dichlore et du carbone sur le dioxyde de titane , qui mène au chlorure de titane TiCl4 et à CO.
1. Ecrire l’équation-bilan de la réaction
2. Calculer l’avancement de la réaction si 20 g de Cl2 sont consommés. En déduire la masse de TiCl4 formé.
La 2ème étape consiste à faire réagir le chlorure de titane avec du magnésium Mg. On obtient du titane Ti et du chlorure
de magnésium MgCl2.
3. Ecrire l’équation-bilan de la réaction
4. En considérant la réaction totale à partir de 3 moles de TiCl4 et 5 moles de magnésium , exprimer en fonction de
l’avancement  , la composition du système. Faire l’A.N. pour  = 1 mole.
5. Calculer l’avancement maximal max. Quel est la composition du mélange réactionnel à la fin de la réaction ?
6. Quelle quantité de TiCl4 devrait comporter le mélange initial pour être stœchiométrique ?
5. Réactions parallèles
Le carbone peut réagir avec le dioxygène selon 2 réactions , l’une (1) fournissant du monoxyde de carbone , l’autre (2)
du dioxyde de carbone.
1. Ecrire les équation-bilans de ces réactions en faisant intervenir les coefficients stœchiométriques entiers les plus
petits possibles.
On introduit dans un récipient initialement vide , 6,0 mol de carbone solide et 2,5 mol de dioxygène , puis on le porte à
la température T. Soit 1 et 2 les avancements correspondants.
2. Exprimer , en fonction de 1 et 2, la composition du système . A 500 K, 1 est négligeable tandis que la réaction
(2) est quantitative. Déterminer la composition du système à l’équilibre.