sujet de l`examen I

CollègeNotreDame
deJamhour
ClassedeTerminaleS(SG)
Date:13mai2010
Durée:100minutes
1/4
ExamendeChimie
ExerciceI:Etuded’uneréactiond’estérification (22pts)
Onétudielacinétiquedelaformationd'unesteràpartird'acideéthanoïqueetdepropan1ol.
On maintient, à la température constanteq,sept erlenmeyers numérotés1,2,3...7,contenantchacun
unmélangeden0=0,500mold'acideéthanoïqueetden0=0,500moldepropan1ol.
Ceserlenmeyerssonttouspréparésàl'instantt=0etondosed'heureenheurel'aciderestantdansle
mélange.Onpeutainsiendéduirelaquantitédematièred'esterformé:
àt=1h,dosagedel’erlenmeyern°1,
àt=2h,dosagedel’erlenmeyern°2,etc.
1)Laréactiond'estérification
a)En utilisant les formulessemidéveloppées, écrire l'équation delaréaction d'estérification et
nommerl'esterformé.(2pts)
b)Exprimer la quantité de matière d'ester formé dans un erlenmeyer à une date t en fonction
delaquantitédematièred'aciderestant.(2pts)
2)Titragedel'aciderestant:
Modeopératoire:
A la date t considérée, le contenu de l'erlenmeyer est versé dans une fiole jaugée puis dilué avec
de l'eau distillée pour obtenir 100 mL de solution. On en prélève 5,0 mL que l'on verse dans un
bécher. On titre cette solution par une solution d'hydroxyde de sodium de concentration Cb = 1,00
mol.L
1
. On en déduit la quantité de matière d'acide restant dans le bécher puis dans les 100 mL
dedépart,cequipermetdedéterminerlaquantitéd'esterautempstdansles100mLdedépart.
a)Écrirel'équationchimiquedelaréactiondetitrage.(1pt)
b) Pour l'erlenmeyer n°l (t = l h), le volume de solution de soude versé pour atteindre
l'équivalence est de 14,2 mL. En déduire la quantité de matière d'acide restant dans
l'erlenmeyeretlaquantitédematièred'esterformé.(3pts)
3)Cinétiquedelaréactiond'estérification:
Le titrage des solutions contenues dans les sept erlenmeyers précédents a permis le tracé de la
courbedonnéeenannexeàrendreaveclacopie.
L'avancementdelaréactionestdéfiniparlaquantitédematièrexd'esterformé.

2/4
a) Dresserletableaudescriptifdel'évolutiondusystème.(1pt)
b) Déterminerl'avancementmaximalxmax.Déterminergraphiquementl'avancementàl'équilibrexeq.
Comparercesdeuxvaleursetdéterminerlerendement rdelaréaction.(3pts)
c) Calculerlaconstanted'équilibreK'decetteréactiond'estérification.(1,5pts)
d) Pourdéplacerl'équilibre,onajouteunemoled'acidesupplémentaire.Calculerlequotientderéaction
Qretdéterminerlesensdel'évolutiondusystème.(2,5pts)
Déterminerlesnouvellesvaleursdel'avancementàl'équilibreetdurendementdelaréaction.
(3pts)
e) Proposeruneméthodequipermetd’améliorerlerendementd’uneréactiond’estérificationàpartir
dumêmemélangeréactionnelinitial.Nommerlestechniquescorrespondantes.(3pts)
ExerciceII:Electrolysed’unesolutiondebromuredecuivreII (18pts)
Données:massemolaireatomiqueducuivre:M(Cu)=63,5g.mol
1;faraday:1faraday=96500C.mol 1;
chargeélectriqueélémentaire:e=1,602´10
–19C;constanted'Avogadro:NA=6,02´10 23mol –1
.
Onconsidéreraque8,3´1026 »0.
1.Réactionentrelecuivremétaletledibromeensolutionaqueuse.
Dans un bécher,onverse100mLdesolutionaqueusejaunededibrome(Br2(aq))telleque[Br2]=1,0´10
2
mol.L
1etonyajoute,sansvariationdevolume,delapoudredecuivreenexcès.Onplacesousagitation.Après
filtration, onobserveladisparitiondelacolorationjauneetonobtientunfiltratdecouleurbleue.
L'équation de l'équation associée à la transformation est : Cu(s) + Br2(aq) = Cu
2+
(aq) + 2 Br– (aq). La
constanted'équilibreassociéeàcetteréactionestK1=1,2 ´10
25
.
1.1. Donnerl’expressionduquotientderéactioninitial.Calculersavaleur. (1,5pts)
1.2. Dansquelsenslesystème vatilévoluer?Justifierlaréponse. (1,5pts)
1.3. Latransformationestelleforcéeouspontanée? (2pts)
2.Lasolutionaqueusedebromuredecuivre(II).
Dansunbécher,onverse100mLd'unesolutionaqueusedebromuredecuivre(II).Lesconcentrationsdesions
ensolutionsont:[Cu
2+
(aq)]=0,50mol.L
1et[Br–
(aq)]=1,0mol.L
1.
Auseindecettesolution,onpourraitenvisageruneréactionentrelesionsCu
2+
(aq)etBr(aq).L'équationde
cetteréactionserait : Cu
2+
(aq) +2Br– (aq) =Cu(s)+Br2(aq).Laconstanted'équilibreassociéeàcette
réactionestK2=8,3´10
26
.
2.1. Calculerlavaleurduquotientderéactioninitial. (1pt)
2.2. Quelleseralavaleurdecequotientàl'équilibre? (1pt)
2.3. Justifierl'affirmation"lasolutionaqueusedebromuredecuivre(II)eststable". (1pt)
3.Électrolysedelasolutionaqueusedebromuredecuivre(II).
Pourconduirecetteélectrolyse,onréaliselemontagereprésentésur l’annexeàrendreaveclacopie.
3.1.Étudequalitative.
Sur le schéma du montage représenté surl’annexeest indiqué le sensconventionnel du courant électrique
imposéparlegénérateur.
3.1.1. Identifierl'anodeetlacathodesur l’annexe. (1pt)

3/4
3.1.2. Écrirelademiéquationdelaréactionquialieuàchacunedesélectrodes. (3 pts)
3.1.3. Écrirel'équationdelaréactiond’électrolyse. (1pt)
3.1.4.La transformation associée à la réaction d'électrolyse estelle spontanée ou forcée? Aucune
justificationn'estdemandée. (1pt)
3.2.Étudequantitative.
L'électrolyseesteffectuéependant1heureavecunintensitéconstanteI=1,00A.
Calculer:
3.2.1. Laquantitéd'électricitéQquiatraversélasolutiondebromuredecuivre(II).(1pt)
3.2.2. Laquantitédematière(enmol)d'électronsquiaétémiseenjeu. (1pt)
3.2.3. Laquantitédematière(enmol)decuivrequis’estformée.Onpourras’aiderd'untableaud’évolution
dusystème. (1,5pts)
3.2.4. Lamassedecuivreobtenue. (0,5pt)

4/4
Annexeàrendreaveclacopie
xester=f(t)
électrodesdegraphite
A
E
– + I
nomdel'électrode:
…………………..…………
nomdel'électrode:
…………………..…………
Solutiondebromurede
cuivre(II)