CB 5

.
I
«
V
On dispose du matériel suivant :
• un bêcher contenant un volume V, = 20 mL de solution de nitrate d'argent de
concentration C = 10~' mol • L ;
• un bêcher contenant un volume V = 20 mL de solution de nitrate de cuivre de concentration C - 5,10 mol • L" ;
• unfilde cuivre de masse m = 1,2 g et unfild'argent, bien décapés et équipés d'un dispositif de connexion électrique ;
• un pont salin contenant une solution ionique saturée de nitrate de potassium.
I
- 1
2
2
-2
1
1. Faites un schéma annoté de la pile qu'il est possible de constituer à partir du matériel
disponible.
2. Un ampèremètre en série avec un conducteur ohmique de résistance R = 100 Q est
placé entre les bornes de la pile. Le conducteur ohmique est parcouru par un courant de très
faible intensité dans le sens de l'argent vers le cuivre.
a. En déduire le sens de circulation des électrons dans le conducteur ohmique.
b. Interprétez alors le fonctionnement de la pile en écrivant les deux demi-équations aux
électrodes.
c. Le sens de la réaction spontanée est-il en accord avec celui déterminé dans la question
A. 2. c. ?
d. Quel rôle joue le pont salin ? Indiquez sur votre schéma le mouvement des porteurs de
charge dans le pont.
3. On laisse fonctionner le système pendant une durée suffisamment longue pour que la
pile ne débite plus.
a. Construisez le tableau d'avancement de la transformation.
b. Quel est le réactif limitant ?
c. Quelle est la concentration en ion cuivre (II) enfinde réaction ?
d. Déterminez la quantité d'électricité qui a traversé la résistance depuis l'instant où la
pile a commencé à débiter jusqu'à l'instant où la pile s'arrête de fonctionner.
Données :
couleur des ions en solution : Ag* : incolore ; N 0 3
1 F (Faraday) = 10 C • moL ;
vitesse molaire du cuivre : M = 60 g • mol" .
aq)
5
1
c u
1
(aq)
: incolore ; C u ^ : bleue ;
q)
Calculatrice interdite
Données : Masses molaires atomiques en g/mol. M(C) = 12,0 M(H) = 1,0 M(0) = 16,0
QCMi
• a. Lors du titrage pH-métrique d'un acide faible par une base forte, le pH du milieu réactionnel à la
demi-équivalence est égal à la moitié du pH à l'équivalence, soit pKa,
• b. Lors du titrage pH-métrique d'un acide fort par une base forte, à l'équilibre le pH vaut 7 à 25 "C.
• c Lorsque les réactifs sont introduits dans les proportions stcechiométriques de l'équation
chimique de la réaction support d'un titrage pH-métrique, le pH dépend de la température du
milieu réactionnel.
• d. Lors du titrage pH-métrique d'une base forte par un acide fort, on peut écrire, à l'équivalence du
titrage : pH = pKe/2.
• e. Lors d'un dosage par titrage pH-métrique, il convient d'utiliser un indicateur coloré de pH pour
repérer l'équivalence, grâce au changement de couleur du milieu réactionnel,
Soit la réaction d'équation : CHC00H(aq) + HO(aq) -> CH C00(aq) + H 0(l),
• a. La constante d'acidité Ka du couple acide éthanoïque/ion éthanoate s'écrit :
Ka = [CH COO(aq)]éq/([CH COOH(aq)]éq * [H0"(aq)]éq).
• b. L'acide éthanoïque possède un groupe caractéristique acide carboxylique,
• c. L'acide éthanoïque ne possède pas de carbone tétraédrique,
• d. Le dosage d'une solution d'acide éthanoïque par une solution d'hydroxyde de sodium peut aussi
bien être réalisé par titrage pH-métrique que colorimétrique ou conductimétrique.
3
3
3
2
3
On mélange 50,0 mL d'une solution aqueuse d'acide éthanoïque de concentration molaire volumique
en soluté apporté C = 1,0.10 mol/L avec 25,0 mL d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium de
même concentration apportée.
U e. La solution obtenue est une solution tampon de pH,
A
e
9
• a. La représentation de Lewis d'une molécule permet la visualisation dans l'espace de cette molécule.
• b. La molécule de 1-bromo-l-chloroéthane ne possède pas de carbone asymétrique.
• c. Il est possible de passer d'une conformation d'une molécule à une autre par rupture de liaisons
simples.
U d. Un mélange racémique est un mélange de 2 diastéréoisomères.
• e. Deux énantiomères réagissent différemment avec des réactifs chiraux.
0^ Le chlorure de cuivre II est très soluble dans l'eau. À 25 °C, on peut dissoudre 700 g de ce cristal
ionique anhydre dans un litre d'eau. Une solution de chlorure de cuivre II a une concentration en ions
chlorure égale à 20,0 mmol/L. Sa concentration en ions cuivre II est :
• a. 10,0 mmol/L
• b. 40,0 mmol/L
On veut préparer une solution de concentration [Cu*(aq)] = 20,0 mmol/L avec des cristaux de chlorure
de cuivre II, solide hydraté de formule CuCI ,2H 0. On donne M(CuCI) = 134,5 g/mol,
La masse de solide à dissoudre pour obtenir 100 mL de solution est :
• c. 0,341g.
• d. 0,269 g.
• e. On utilise un bêcher gradué de 250 mL pour fabriquer cette solution.
2
2
2
2
^^Les acides a-aminés sont les constituants des protéines. Ils ont pour formule générale :
NH-CHR-C0H.
• a. Ces molécules possèdent 2 groupes caractéristiques ; le groupe aminé et le groupe acide carboxylique.
• b. Ces acides a-aminés possèdent un caractère amphotère.
La kératine est le principal constituant du cheveu. C'est une protéine formée à partir d'acides a-aminés
dont l'un d'entre eux est la cystéine de formule :
2
2
H
I
f
HS — C H —C —C.
\
O—H
NHL
2
• c. La cystéine est une molécule achirale.
• d. Les représentations de Cram suivantes sont celles de 2 énantiomères de la cystéine :
COOH
COOH
^
2
c
...H
CH SH
2
H
"-C
CH SH
2
" " 2
Masses atomiques molaires en g mol"
H
1,0
C
12,0
N
14,0
Cercle chromatique
vert
1
Exercice n >
530 nm
bleu-vert ^SÊÊÊ
jaune-vert
cyan
jaune
S00 n m j 7\ /
570 nm
O
16,0
L'étude spectroscopique UV-visible d'une solution contenant la molécule A conduit au spectre de la
figure 1. La concentration molaire est c = 2,2.10"' mol.L"'.
A température constante, on trace la courbe d'étalonnage (Figure 2) de cette solution pour une lumière de
longueur d'onde Ai. Les grandeurs physiques absorbance A et concentration molaire c sont liées par la loi
de Beer-Lambert A = e.l.c où s est le coefficient d'extinction molaire et / la largeur de la cuve.
;e.
orange
Figure 1
Figure 2
rouge
700 nm
violet^**BB^rouge-rosé
magenta
400 nm
Exercice n°è
L'éosine est un désinfectant en solution dans l'éthanol. Une solution alcoolique d'éosine est colorée. On
place dans un spectrophotomètre une cuve de largeur / contenant une solution d'éosine de concentration
molaire c = 1,0 ,10" mol.L" .
A température constante, on fait varier la longueur d'onde A (lambda) et on mesure labsoibance A, les
résultats sont regroupés sur le graphe ci-dessous :
5
1
A
IX» \
j
M
I
I
\
i
0.3
;
a) La courbe d'étalonnage a été faite à la longueur d'onde A
= 395 nm.
b) Si la largeur l de la cuve du spectroscope double, la valeur du coefficient directeur de la courbe
d'étalonnage double.
mwc
I
i
Une transformation chimique de la molécule A conduit en plusieurs étapes à la molécule B.
02
01
A
'
/
c) Le spectre UV-visible d'une solution de la molécule B - non représenté - montre un pic correspondant
à un maximum d'absorption à 460 nm.
"Si. ..
Soit S une solution aqueuse de la molécule A de concentration molaire c . Par dilution, on prépare une
solution Si : 10 mL de solution S sont introduits dans une fiole jaugée de 100 mL et la fiole jaugée est
complétée avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge. Dans les conditions opératoires utilisées pour la
courbe d'étalonnage, Labsorbance de Si est mesurée : ,4^ «= 0,60.
0
larrbda h n )
0
0
a) Deux longueurs d'onde sur trois correspondent à un maximum d'absorption appartenant à
l'injra rouge.
b) La solution alcoolique d'éosine est de couleur cyan.
c) A A - 500 nm, une solution alcoolique d'éosine de cmicentration molaire c' « 1,0.10~* mol.L' a une
absorbance A' = 1.
d) La transmittance T est une grandeur qui aurait pu être utilisée à la place de l'absorbance.
1
d) La concentration de la solution S est égale à 2,7. Iff
0
4
mol.L' .
1