test mai 2009 (doc 66kb)

Classe de Terminale S (SG)
Date : 14 mai 2009
Durée 105 minutes
Test de chimie
Présenter le travail avec un souci d’ordre et de soin
L’utilisation de la calculatrice est autorisée
Exercice I : Etude d’une pile (exercice relatif au programme français) (14 pts)
1. La pile étudiée et son fonctionnement
On introduit dans un bécher (1) un volume V1 = 100,0 mL d'une solution de nitrate de plomb
2+
(aq) 3(aq)
Pb 2NO
de concentration en soluté apporté c1 = 0,100 mol.L-1 dans laquelle plonge une
lame de plomb.
Dans un second bécher (2), on verse un volume V2 = 100,0 mL d'une solution de nitrate d'argent
+
(aq) 3(aq)
Ag NO
de concentration en soluté apporté c2 = 0,100 mol.L-1 dans laquelle plonge un fil
d'argent.
On dispose également d'un pont salin.
On admet que la transformation chimique permettant à cette pile de fonctionner est décrite par la
réaction:
+ 2+
(aq) (s) (s) (aq)
2Ag Pb 2Ag Pb  
.
La constante d'équilibre associée à cette réaction est K = 6,8  1028
1.1. Exprimer et calculer le quotient de réaction initial du système mis en jeu lors de la fabrication
de la pile. (1 pt)
1.2. On branche une résistance aux bornes de la pile. En utilisant le critère d'évolution spontanée,
indiquer en justifiant si la pile peut délivrer un courant électrique. (2 pts)
2.Après une heure d'utilisation
La pile fonctionne pendant une heure en fournissant un courant d'intensité constante I = 65 mA.
Données :
Le faraday : valeur absolue de la charge d'une mole d'électrons 1 F = 9,65.104 C.mol-1
Nombre d'Avogadro : NA = 6,02.1023 mol-1
Charge électrique élémentaire e = 1,6.10-19 C
2.1. Ecrire les équations qui modélisent les transformations qui ont lieu aux électrodes (2 pts)
2.2. Calculer la quantité d'électricité Q échangée pendant une heure d'utilisation.(1 pt)
2.3. Calculer la quantité de matière d'électrons ne échangée pendant cette durée.(2 pts)
2.4. Calculer les quantités de matière n(Pb2+) d'ions
2+
(aq)
Pb
formées et n(Ag+) d’ions Ag+
consommées pendant cette durée. (2 pts)
2.5. Calculer les concentrations finales en ions Pb2+(aq) notée
2+
(aq)
Pb f
et en ions Ag+ notée
+
(aq)
Ag f
dans le bécher (1). (2 pts)
2.6. En utilisant les valeurs de
2+
(aq)
Pb f
(question 2.4) et
+
(aq)
Ag f
(question 3.2.2), indiquer si
l'équilibre chimique est atteint ou si la pile continue de fournir du courant. (2 pts)

Exercice II : Odeur d’abricot (exercice relatif aux deux programmes) (10 pts)
La réaction entre l’acide butanoïque et le pentan-1-ol, en présence d’acide sulfurique, permet
d’obtenir un ester, le butanoate de pentyle, de formule brute C9H18O2 dont l’odeur rappelle celle de
l’abricot.
1- Ecrire la formule semi- développée de cet ester. (1 pt)
2- Ecrire l’équation de la réaction chimique. Nommer cette réaction et donner ses
caractéristiques. (2 pts)
3- Le taux d’avancement final de la réaction est 0,67 à partir d’un mélange équimolaire
(no=100mmol) d’acide et d’alcool maintenu à la température de 50°C avec un montage à
reflux.
a- Etablir le tableau d’évolution du système. (2 pts)
b- Montrer que la constante d’équilibre de la réaction vaut 4,00. (2 pts)
c- Le taux d’avancement final serait-il modifié :
- en prolongeant la durée du reflux ?
- en doublant la quantité d’acide sulfurique utilisé ? (2 pts)
d- Préciser le nom et la formule semi-développée d’un réactif que l’on pourrait utiliser
pour que la transformation de la préparation de l’ester soit quasi-totale. (1 pt)
Exercice III : Equilibre chimique (exercice relatif au programme libanais) (9 pts)
On introduit no mole de méthanol CH3OH gazeux dans un réacteur de volume V et à température
T. La pression initiale est Po. L’équilibre suivant s’établit :
CH3OH (g) = HCHO (g) + H2 (g)
La pression à l’équilibre devient Pe.
a- Déterminer la pression partielle de chaque constituant à l’équilibre en fonction du
degré de dissociation α du méthanol et de la pression Pe. (3 pts)
b- Exprimer Kp en fonction de α et de Pe. (2 pts)
c- On constate que le degré de dissociation augmente avec la température. Cette
dissociation est-elle exothermique ou endothermique ? Justifier. (2 pts)
d- On diminue le volume du réacteur. Comment évolue le degré de dissociation α ?
(2 pts)
Exercice supplémentaire pour les élèves dispensés du programme libanais (9 pts)
Fabrication d’un savon :
Pour fabriquer un savon, on fait réagir une huile alimentaire constituée du corps gras, la palmitine,
avec un excès d’une solution concentrée d’hydroxyde de sodium. La palmitine a pour formule :
CH2-O-CO-C15H31
׀
CH-O-CO-C15H31
׀
CH2-O-CO-C15H31

1.a. Recopier la formule de la palmitine. Entourer les groupes caractéristiques présents dans cette
molécule et donner leur nom.
b. A partir de quels réactifs obtient-on la palmitine. Donner leurs formules.
2. Donner le nom de la réaction mise en jeu dans cette synthèse et écrire son équation chimique.
3. Donner les caractéristiques de la transformation.
4-Sachant que le rendement de la transformation est de 88o/o, quelle quantité de matière de corps
gras doit-on utiliser si on veut fabriquer 1,5 tonnes de savon ?
Données : M(C)= 12.0g.L-1 M(O) = 16.0g.mol-1 M(H) = 1.0g.mol-1 M(Na)= 23.g.mol-1.