PRÉTEST CHI ÉQUILIBRE ET OXYDORÉDUCTION FORME A. Commission scolaire des Hautes Rivières Conception et rédaction: Lyne Desranleau

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Fabienne St-Hilaire
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1 PRÉTEST CHI ÉQUILIBRE ET OXYDORÉDUCTION FORME A Commission scolaire des Hautes Rivières Conception et rédaction: Lyne Desranleau Modifié par Sylvain Lavallée, C.S. Chemin-du-Roy, 2011.

2 1. Indiquez lesquelles des équations suivantes représentent des réactions d oxydoréduction. Justifiez votre réponse en indiquant la substance oxydée et la substance réduite. a) Fe + S FeS. b) NaOH + HCl NaCl + H 2 O. c) NaCl + AgNO 3 NaNO 3 + AgCl. d) CuO + H 2 H 2 O + Cu. e) H 2 S0 4 + Ca(OH) 2 CaSO H 2 O. 2. Considérons la réaction à l état d équilibre : N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) kj. Quelles modifications, parmi les suivantes, peuvent favoriser la réaction directe? 1. Augmentation de la concentration de NH Diminution de la température. 3. Augmentation de la pression par la diminution de volume. 4. Ajout d un catalyseur. a) 1 et 2. b) 1 et 4. c) 2 et 3. d) 3 et Quel est le ph d une solution HCl sachant que, lors d un titrage, 72 ml sont neutralisés par 9 ml de Ca(OH) 2 à 0,2? Donnez aussi le ph de la base. 4. Quelles sont les concentrations en H 3 O + et en OH - d une solution de KOH dont le ph est de 11,5? 5. Soit l équation suivante : 4 Fe (s) + 3O 2(g) 2 Fe 2 O 3(s) kj. a) Quelle est l expression mathématique de la constante d équilibre de cette réaction? b) Quelle influence, une augmentation de température, aura sur la valeur de la Constante d équilibre? Justifiez votre réponse à l aide du principe de Le Châtelier. 2

3 6- Équilibrez l équation ci-dessous par la méthode de l oxydoréduction. HCl + K 2 Cr 2 O 7 CrCl 3 + Cl 2 + KCl + H 2 O. 7. Voici quatre illustrations de systèmes chimiques. 1. Quantité constante d alcool liquide à pression et température constantes. alcool 2. Hauteur constante de la flamme à température constante. 3. Quantité constante de liquide ayant un dégagement gazeux constant. Brûleur Bunsen Mg HCl 4. Quantités constantes de NaCl (s) et de solution saline et une masse constante du système eau- sel. NaCl(s) Solution a) Quelles illustrations représentent des systèmes ouverts? 1) 1 et 4. 2) 2 et 3. 3) 2 et 4. 4) 3 et 4. b) Dites en quoi les illustrations choisies ne sont pas en équilibre. 3

4 8. Écrire l équation de la dissociation complète et calculer la constante d acidité de H 2 S (aq), sachant que la concentration de H 2 S (aq) est 0,1 et que la concentration en ions H + (aq) est à l équilibre. 9. Pendant une expérimentation sur l oxydoréduction, un élève trouve les renseignements suivants : Ag + (aq) + 1e - Ag (s), +0,80 V. Cu 2+ (aq) + 2e - Cu (s), +0,34 V. Pb 2+ (aq) + 2e - Pb (s), -0,13 V. Ni e - Ni (s), -0,23 V. Zn 2+ (aq) + 2e - Zn (s), -0,76 V. Laquelle des paires d électrodes suivantes offre le plus grand potentiel électrique? a) Cu Pb. b) Pb Zn. c) Ag Cu. d) Ni Zn. 10. Pour synthétiser du trihydrure d azote (NH 3 ) communément appelé ammoniac, Fritz Haber a réussi à développer un procédé décrit par l équation suivante : 11. N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) + 95,4 kj. Nommez trois moyens différents utilisés pour favoriser la production d ammoniac. Justifiez à l aide du principe de Le Châtelier. a) Le dioxyde de soufre (SO 2 ) réagit avec l oxygène (O 2 ) et se transforme en trioxyde soufre (SO 3 ). Combien de moles de trioxyde de soufre seront produites si le dioxyde de soufre réagit avec 6 moles d oxygène? b) La chaux agricole (CaCO 3 ) est utilisée pour diminuer l acidité des sols. Combien de grammes de dichlorure de calcium (CaCl 2 ) seront produits si la chaux réagit avec 250 grammes d acide chlorhydrique (HCl) pour donner, en plus du CaCl 2, du gaz carbonique CO 2, du gaz carbonique CO 2 et de l eau? Arrondir la réponse au dixième près. 4

5 12. Une pile comprend des électrodes faites d une tige de cuivre et d une tige d aluminium plongées respectivement dans une solution de dinitrate de cuivre (Cu (NO 3 ) 2 ), et de trinitate d aluminium (Al(NO 3 ) 3 ), tel qu illustré ci-dessous. Cu (s) V Al (s) pont salin Cu(NO 3 ) 2 Al(NO 3 ) 3 Sur le schéma, indiquez a) L anode et la cathode. b) Le sens du déplacement des électrons. c) Les ions en solution. d) Le sens du déplacement des ions Cu 2+. e) Le sens du déplacement des ions K + et Cl À 986 C la valeur de K c pour la réaction H 2(g) + CO 2(g) H 2 O (g) + CO (g) est de 1. Trouvez la concentration de chaque constituant dans le système final à l équilibre si, au départ on introduit 1 mole de H 2, 2 moles de CO 2, 3 moles de H 2 O et 4 moles de CO dans un récipient de 1 L à 986 C. 14. Henry Le Châtelier, chimiste et métallurgiste, enseignait la chimie à l École de Mines de Paris, en France. Il s intéressa aux applications industrielles des principes scientifiques. Cela le conduisit à la découverte du principe d équilibre. Énoncez ce principe et expliquez le progrès que venait de faire la chimie. 15. En prévision d un laboratoire portant sur l étude des piles électrochimiques, vous devez préparer une solution de Pb(NO 3 ) 2(aq) à une concentration de 1 et une solution Cr(NO 3 ) (aq) à une concentration de 1 fer pour agiter ces deux solutions. Note : Fe (s) deviendrait Fe 2+.. Vous prévoyez utiliser une tige en 5

6 Cette tige peut-elle servir à agiter les deux solutions sans subir de transformation chimique? Expliquez votre réponse. (Cette explication doit inclure les équations et les potentiels des demi-réactions ainsi que les équations globales d oxydoréduction et leur potentiel). 16. Considérons la pile électrochimique suivante. 0 Galvanomètre Co (s) pont salin Al (s) Co(NO 3 ) 2 Al(NO 3 ) 3 a) Quelle est l équation globale d oxydoréduction de cette pile? b) Quelle est la différence de potentiel de cette pile? c) Donnez la forme abrégée. 17. La constante d équilibre de la réaction de formation du monoxyde d azote (NO) est de 0,10 à 2000 C. Dans un récipient de 2 litres, on introduit 1 mole de N 2 et 2 moles O 2. L équation de la réaction est : N 2(g) + O 2(g) 2 NO (g). Quelle est la concentration de chacune des substances à l équilibre à 2000 C? 18. Une pile électrolytique est une pile dans laquelle se déroule une oxydoréduction non spontanée. Nommez des applications de l électrolyse. 19. Balancez par la méthode d oxydoréduction les réactions suivantes. a) Cu + HNO 3 Cu(NO 3 ) 2 + NO + H 2 O. b) SO 2 + MnO H 2 O MnSO 4 + H 2 SO 4 + SO 4-2. c) Na 2 S + HNO 3 S + NO + NaNO 3 + H 2 O. d) IO HSO 3 - SO I 2 + H + + H 2 O. 6

7 20. La soude sert à fabriquer le verre et le savon. Nicolas Leblanc, en 1791, développa un procédé industriel, basé sur l équilibre chimique, pour fabriquer de la soude. Décrivez brièvement la situation qui existait avant l arrivée du procédé Leblanc et les changements amenés par son implantation. 21. La corrosion de l acier est attribuable à l oxydation du fer et constitue un problème économique important dans notre société. À l aide des connaissances acquises dans ce cours, proposez des solutions pour enrayer ce problème. 22. La constante d équilibre K c de l eau change selon la température, cette constate est de 2, Sachant que la concentration de H 2 O est de 55,5, quelle est la concentration en ions OH -? 23. Voici les résultats d une expérience portant sur la force des acides. Acide Température ( C) Concentration de l acide non dissocié [H + ] K a HNO , , , CH 3 COOH 25 0,10 1, , HBr 25 0,50 0,50 Très grand a) Pour l acide nitreux (HNO 2 ), écrivez l équation de dissociation. b) Classez les trois acides en ordre décroissant selon leurs forces. 7

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