corrigé de l'examen I (236 kb)

CollègeNotreDame
deJamhour
DépartementdeChimie ClassedeTerminaleSPC
Janvier2010
Corrigédel’examenI
Décompositiondel’ammoniacgazeux (exercicerelatifauprogrammefrançais)(12pts)
1. D’aprèsl’équationdesgazparfaits,onaP0V=n0RTdonc V
n
0 =
RT
P
0 =2,4mol.m
3
2. tableau
3. nt =n0 2x+x+3x=(n0 +2x)mol
4. D’aprèsl’équationdesgazparfaits,n0 +2x= RT
VP
t doncx=
RT
VP
t
2  2
0
n
[N2]= V
x =
RT
VP
t
2 
[ ]
2
0
A
ExerciceII:Etudedelacinétiquedelaréactiondel’acideformiqueavecledibrome (14pts)
(exercicerelatifauprogrammelibanais)
1.1C0 =
total
V
0
n .Ainsi: [Br2]0 =100
50024,0 ´ =0,012mol.L
1
et[HCOOH]0 =100
5003,0 ´ =0,015mol.L
1
.
Etablissonslesrapportsstœchiométriques:
3
10x51
1 10x50x030
1
HCOOH
n
HCOOH
R 3
initial -
= = = -
3
10x21
1
initial
Br
n
Br
R 2
2
-
= = 
2
Br
R
HCOOH
R f.Ledibromeestleréactiflimitant,lemélangen’estpas
stoechiométrique.
Àuninstantt,nousavons:
1.2n(Br2)restantàt =n(Br2)àt=0n(Br2)ayantréagiàt
Or:n(CO2)forméàt =
m
t
V
COV  )( 2 =n(Br2)ayantréagiàt
D'où:n(Br2)restantàt =n(Br2)àt=0–
m
t
V
COV  )(2:
Divisonsparlevolumedelasolution,onobtient:
[Br2]t =[Br2]t=0 – VV
COV
m
t
´
)(2=[Br2]t=0  10024
mLen
2
COV
´
:
[Br2]t =0,012–4,16 ´10
4 ´
V (CO2).

2.1Lavitesseàt=150sestégaleàl'opposédelapentedelatangenteàla
courbe[Br2]=f(t)aupointd'abscisset=150s
v(Br2)disparition =
AB
AB
tt
BrBr
dt
Brd
-
-
- =][][][ 222 = 0430
108,100 3
-
-
- -
x =
2,51´105mol.L
1
.s1 .
2.2D'aprèslastoechiométriedel'équation,ona:
v(Br )formation =2´v(Br2)disparition =2´2,502´10
5 =
5,02´10
5 mol´L 1
´s
1
.
2.3Letempsdedemiréactionestletempsauboutduquellamoitiédelaquantité
dematièreduréactiflimitantréagit.LaconcentrationdeBr2 devient:
[Br2]t1/2 = 2
012,0
2
][ 2 =
initiale
Br =0,006mol.L
1
Letempscorrespondentest:tt/2 =200s.
2.4Àt=450s,V(CO2)=22,6mL,enappliquantlarelation:
[Br2]t =0.0124.6 ´10
4 V
(CO2),onobtient:
[Br2]t =0,012–4,16 ´10
4
´22,6=2,6´10
3 mol.L 1
.
Ainsi,ontrouvequ'ilyaencorededibrome(rougebrun)nonréagissantetla
solutionn'estpasincolore.
ExerciceIII:Synthèsed’unconservateur (Relatifauprogrammedespécialité)(14pts)
1.Questionsrelativesauprotocoleexpérimental
1.1.Formationdel’acidebenzoïque:« Aprèsavoirversédansunballonbicolposésurunvaletet
souslahotteunvolumeV1 =2,0mLd’alcoolbenzyliquepuisbouchél’ensemble,onajouteenviron
20 mL de soude de concentration 2 mol.L
–1 à l’aide d’une éprouvette graduée •. On introduit
ensuite…
Onréalisealorsunchauffageàreflux‚,permettantdechaufferlemélangesanspertedematière,si
surpression.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
t
(
s
)
[Br2]10
3
mol.L
1
t1/2
A
(0;
3
B
(
430;

Cristallisation de l’acide benzoïque: On filtre le mélange obtenu, rapidement, en utilisant un
dispositifdefiltrationsousvideƒ.
1.2.A:réfrigérantàboules
B:ballonbicol
C:chauffeballon
1.3.Lechromatogrammemontrequeletube2necontientqu’uneseuleespècechimique(présence
d’uneseuletache).
Depluscettetacheestsituéeàlamêmehauteurquecelledel’acidebenzoïquedutube3.Lesolide
obtenuestdel’acidebenzoïquepur.
2.Rendementdelasynthèse
CoupleC6H5CO2
– (
l )/C6H5CH2OH( l ):
L’alcoolbenzyliqueestoxydéenionsbenzoate,Laréactionalieuenmilieubasique,ilyadesions
HO
 parmilesréactifs(oulesproduits)
C6H5CH2OH( l )+5HO
–
(aq)= C6H5CO2
– (
l )+4e
– +4H2O(
l )
Cequicorrespondàlademiéquationa).
CoupleMnO4
–
(aq)/MnO2(s):
L’ionpermanganateestréduitendioxydedemanganèseenmilieubasique
Cequicorrespondàlademiéquationd).
2.2.Quantité n1
d’alcoolbenzyliquecontenuedanslaprised’essaide2,0mLvaut:
n= m
M et r= m V soitm= r.V,finalementn= .V M
r
n=1,0 2,0
108
´=1,9´10
–2 mol
2.3. D’après l’équation chimique de la réaction d’oxydoréduction qui se produit entre l’alcool
benzylique et les ionspermanganate, l’alcool benzylique étant le réactiflimitant,la transformation
étantconsidéréecommetotale,onpeutdirequen1 =nbenzoate.
Deplusd’aprèsl’équationchimiquemodélisantlepassagedesionsbenzoateàl’acidebenzoïque,on
anbenzoate =nac.benzoïque =n3
Ainsin3=n1,n3= max
3
m
M alorsmmax =n3.M3 ou mmax =n1.M3
mmax =1,9´10
–2 ´122=2,3´10 2
´10
–2 =2,3g.
2.5.Rendementr:r= théoriqueaciden
obtenueaciden
)(
)( = masseobtenue
massethéorique
Massed’acidebenzoïqueeffectivementobtenue=masse(coupelle+acide)–masse(coupelle)
m3 =m’–m
m3 =141,8–140,4
m3 =1,4g
rendementr= 3
max max
'
m m m
m m
-
=
r= 141,8 140,4
2,3
-= 1,4
2,3 =0,61=61% .