Exercices. Sirius 1S - Livre du professeur Chapitre 8. Avancement d une réaction chimique. Exercices d application. 5 minutes chrono!

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1 Exercices Exercices d application 5 minutes chrono! 1. Mots manquants a. éléments chimiques ; charge électrique nulle maximal d. réactif limitant e. tableau d évolution f. nombre stœchiométrique 2. QCM a. Vérifie la loi de conservation des éléments et de la charge. 2,0 2 x. 1,5 x. d. 2 x. e. Le dihydrogène. f. Il reste 0,5 mol de dioxygène. g. Les deux réactifs ont été totalement consommés. Mobiliser ses connaissances Transformation et réaction chimique ( 1 du ) 3. a. État initial : C (s) et O 2 (g), la température est de 20 C et la pression de 1 atm. Les réactifs sont le carbone et le dioxygène. Il y a eu transformation chimique, car le système a évolué d un état initial vers un état final différent. Le produit est le dioxyde de carbone. C (s) + O 2 (g)! CO 2 (g) 4. a. 2 H 2 (g) + O 2 (g)! 2 H 2 O (! ) C 2 O (! ) + 3 O 2 (g)! 2 CO 2 (g) +3 H 2 O (g) 3 O 2 (g)! 2 (g) d. Al 2 (SO 4 ) 3 (s)! 2 Al 3+ (aq) + 3 SO 4 2- (aq) e. Zn(OH) 2 (s) + 2 HO - (aq)! [Zn(OH) 4 ] 2- (aq) Nathan /16

2 Détermination de l état final d un système chimique ( 2 et 3 du ) 5. La quantité de matière initiale de dioxygène est égale à 3,0 mol. La quantité de matière de soufre consommée au de la transformation est égale à x mol. La quantité de matière de dioxygène restante au de la transformation est égale à 3,0 x mol. La quantité de matière de dioxyde de soufre formée au de la transformation est égale à x mol. 6. La quantité de matière initiale de monoxyde de carbone est égale à 5,0 mol. La quantité de matière de monoxyde de carbone consommée au de la transformation est égale à 2 x mol. La quantité de matière de dioxygène restante au de la transformation est égale à 8,0 x mol. La quantité de matière de dioxyde de carbone formée au de la transformation est égale à 2 x mol. 7. Le réactif limitant est l ion hydroxyde HO - car sa quantité de matière est nulle à l état final Utiliser ses compétences 8. a. Équation Ag + (aq) + Cl - (aq)! AgCl (s) initial 0 3,0 7, en x 3,0 x 7,0 x x Si x = 3,0 mol, alors n Ag+ = 0 et n Cl- = 7,0 3,0 = 4,0 mol. x ne peut pas être supérieur à 3,0 mol car une quantité de matière ne peut pas être négative. 9. a. Équation 4 Al (s) + 3 CO 2! 2 Al 2 (s) + 3 C (s) initial 0 8,0 9, 0 en x 8,0 4 x 9,0 3 x 2 x 3 x Si x = 2,0 mol, alors n Al = 0 et n CO2 = 9,0 3 " 2,0 = 3,0 mol. La valeur de x ne peut pas être supérieure à 2,0 mol car une quantité de matière ne peut pas être négative. Nathan /16

3 10. Équation C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g)! 3 CO 2 (g) + 4 H 2 O (! ) initial 0 n C3 H 8 n O2 en x n C3 H 8 x n O 2 5 x 3 x 4 x 11. a. Équation Zn 2+ (aq) + 2 HO - (aq)! Zn(OH) 2 (s) initial 0 n n 0 Zn 2+ HO - en x n Zn 2+ x n HO - 2 x x n Zn 2+ = 4,0! ,0! 10-3 = 3,0! 10-3 mol n HO - = 6,0! ! 1,0! 10-3 = 4,0! 10-3 mol n Zn(OH)2 = 1,0! 10-3 mol 12. a. Équation (g) + 3 H 2 (g)! 2NH 3 (g) initial 0 n N2 n H2 0 en x n N2 x n H 2 3x 2x final x max n N2 x max n H2 3 x max 2 x max Si est le réactif limitant, alors x max = 4,0 mol. Si H 2 est le réactif limitant, alors x max = 6,0 / 3 = 2,0 mol. Donc x max = 2,0 mol et le réactif limitant est H 2. À l état final : n N2,f = 2,0 mol ; n H 2,f = 0 ; n = 4,0 mol. H 3,f 13. a. Équation CH 4 (g) + 2 O 2 (g)! CO 2 (g) + 2 H 3 O (! ) initial 0 n CH4 n O2 en x n CH4 x n O 2 2 x x 2 x final x max n CH4 x max n O2 2 x max x max 2 x max Si CH 4 est le réactif limitant, alors x max = 2,0 mol. Si O 2 est le réactif limitant, alors x max = 3,0 / 2 = 1,5 mol. Donc x max = 1,5 mol et le réactif limitant est O 2. La quantité de matière de dioxyde de carbone à l état final est : n CO2,f = x max = 1,5 mol. Nathan /16

4 Exercices d entraînement 15. a. C 2 O (! ) + 3 O 2 (g)! 2 CO 2 (g) + 3 H 2 O (! ) n C2 O = m e M e = 2,50 46,0 = 5,43! 10 "2 mol n d = m d M d = 2,50 32,0 = 7,81! 10-2 mol Équation C 2 O (! ) + 3 O 2 (g)! 2 CO 2 (g) + 3 H 2 O (! ) initial 0 n C2 n O O2 en x n C2 O x n O 2 3 x 2 x 3 x final x max n C2 x O max n O2 3 x 2 x max max 3 x max d. x max = 2,60! 10-2 mol et le réactif limitant est le dioxygène. e. n C2 O,f = 2,83! 10-2 mol ; n O2,f = 0 ; n CO 2,f = 5,20! 10-2 mol ; n H2 O,f = 7,80! 10-2 mol 16. a. Équation Cu 2+ (aq) + 2 HO - (aq)! Cu(OH) 2 (s) initial,1,15 0 en x 0,10 x 0,15 2 x x final x = 0,03,07,09,030 x max = 0,075 mol si x = 0,10 mol, x > x max. La quantité de matière en ions hydroxyde serait négative, ce qui n est pas possible. 17. a. 2 Ag + 2- (aq) + SO 4 (aq) " Ag 2 (SO 4 ) (s) n Ag + = c Ag+! V = 0,15! 20! 10-3 = 3,0! 10-3 mol n SO4 2- = c SO 4 2-! V = 2,0! 10-3 mol Équation 2 Ag + (aq) + SO 2-4 (aq) " Ag 2 (SO 4 ) (s) initial 0 n Ag n SO4 en x n Ag + 2 x n SO 4 2- x x final x max n Ag + 2 x max n SO4 2- x max x max Nathan /16

5 d. x max = 1,5! 10-3 mol et Ag + est le réactif limitant. e. M(Ag 2 (SO 4 ))= 311,9 g.mol -1 m Ag2 SO 4 = n Ag2 SO 4! M = x max! M = 4,7! 10 "1 g. 18. a. La présence des ions cuivre (II) Cu 2+. Cu (s) + 2 Ag + (aq)! Cu 2+ (aq) + 2 Ag (s) n Cu = m M Cu =1,57! 10-1 mol n Ag + = n N - = c N -! V = 5,0! 10-2 mol d. Équation Cu (s) + 2 Ag + (aq)! Cu 2+ (aq) + 2 Ag (s) initial 0 n Cu n Ag + en x n Cu x n Ag + 2 x x 2 x final x max n Cu x max n Ag + 2 x max x max 2 x max e. x max = 2,5! 10-2 mol, et Ag + est le réactif limitant. f. n Cu,f =1,3! 10-1 mol ; n Ag +,f = 0 ; n N -,f = 5,0! 10-2 mol ; n Cu 2+,f = 2,5! 10-2 mol ; n Ag,f = 5,0! 10-2 mol g. m Cu,f = n Cu,f! M Cu = 8,3 g ; m Ag,f = 5,4 g c NO3 -,f = 0,10 mol.l-1 ; c Cu 2+,f = n Cu 2+,f V =5,0! 10-2 mol.l a. n oléine, i = m M = 1,7! 10-2 mol n Na + = n HO - = c! V = 2,0! 10-1 mol Équation C 57 H 104 O (Na + + HO - )! C 3 H C 17 H 33 CO 2 Na initial 0 n oléine, i n soude en x n oléine, i x n soude 3 x x 3 x final x max n oléine, i x max n soude 3 x max x max 3 x max x max = 1,7! 10-2 mol, l oléine est le réactif limitant. d. m savon,f = n savon,f! M savon = 3 x max! M savon =16 g. Nathan /16

6 20. a. 2 C 8 H O 2! 16 CO H 2 O Équation 2 C 8 H O 2! 16 CO H 2 O initial 0 n C8 H 18 n O2 en x n C8 H 18 2 x n O 2 25 x 16 x 18 x final x max n C8 H 18 2 x max n O2 25 x max 16 x max 18 x max m C8 H n C8 = 18 H =! " V C 8 H 18 C8 H 18 = d C 8 H M C8 M H 18 C8 H 18 d. x max =3,3 mol (le dioxygène est en excès). e. n CO2 = 16 x,f max = 53 mol f. m CO2 = 2,3 kg "! eau " V C8 H 18 M C8 H 18 = 6,6 mol. 21. a. 4 Al (s) + 3 O 2 (g)! 2 Al 2 (s) Équation 4 Al (s) + 3 O 2 (g)! 2 Al 2 (s) initial 0 n Al n O2 0 en x n Al 4 x n O2 3 x 2 x final x max n Al 4 x max n O2 3 x max 2 x max 2 x max = m Al2 M Al2 = 3,5! 10-2 mol, donc x max = 1,8! 10-2 mol. d. n Al = 4 x max = 7,2! 10-2 mol ; n O2 = 3 x max = 5,4! 10-2 mol e. m Al = 1,9 g ; m O2 = 1,7 g 22. a. Équation HCO - 3 (aq) + AH (aq) " CO 2 (g) + A - (aq) + H 2 O (! ) initial 0 n n AH 0! HCO3 en x n HCO3! x n AH x x x x final x max n HCO3! x max n AH x max x max x max x max x max = n AH = 1,0! 10-2 mol Nathan /16

7 n CO2,f = n A!,f = n H2 O,f = x max = 1,0! 10-2 mol d. V CO2,f = n CO 2,f! V m = 0,24 L = 0,24! 10-3 m 3 e. r = 0,039 m = 3,9 cm 23. a. Manipuler avec gants, lunettes et blouse fermée. 2 H 2 O 2 (aq)! 2H 2 O (! ) + O 2 (g) Équation 2H 2 O 2 (aq)! 2 H 2 O (! ) + O 2 (g) initial 0 n H2 O 2 0 en x n H2 O 2 2 x 2 x x final x max n H2 O 2 2 x max 2 x max x max d. n O2,f = V O2,f V m = 4,9 mol e. n H2 O 2 = 9,8 mol ; c H 2 O 2 = 9,8 mol.l -1 f. Étiquette 10 vol. c H2 O 2 = 0,89 mol.l -1 g. L eau oxygénée vendue en pharmacie est peu concentrée a. C 2 H 8 (g) + 2 O 4 (g)! 3 (g) + 2 CO 2 (g) + 4 H 2 O (g) M C2 H 8 = 60,0 g.mol-1 n C2 H 8 = 8,33! 105 mol d. Équation C 2 H 8 (g) + 2 O 4 (g)! 3 (g) + 2CO 2 (g) + 4H 2 O(g) initial 0 n C2 H 8 n N2 O 4 0 en x n C2 H 8 x n O 4 2 x 3 x 2 x 4 x final x max n C2 H 8 x max n N2 O 4 2 x 3 x max max 2 x max 4 x max e. n C2 H 8 = n N2 O 4 2 donc n N2 O 4 = 1,67! 106 mol. Nathan /16

8 f. n N2,f = 2,50! 106 mol ; n CO2,f = 1,67! 106 mol ; n H2 O,f = 3,33! 106 mol 25. a. C 4 + C 10 H 18 O! C 2 H 4 O 2 + C 12 H 20 O 2 n C4 = m C4 M C4 =! C 4 " V C4 M C4 = 0,106 mol ; n C10 H 18 O = 2,8! 10-2 mol Équation C 4 + C 10 H 18 O! C 2 H 4 O 2 + C 12 H 20 O 2 initial 0 n C4 n C10 H 18 O en x n C4 x n C 10 H 18 O x x x final x max n C4 x max n C10 H 18 O x max x max x max d. x max = 2,8!10-2 mol, le linalol est le réactif limitant. e. n C12 H 20 O 2,f = 2,8! 10-2 mol f. V C12 H 20 O 2,f = 6,2 ml Exercices de synthèse 26. a. Fe 2 (s) + 2 Al (s) " 2 Fe (s) + Al 2 (s) n Fe2 = m o M Fe2 = 63 mol ; n Al = 74 mol Équation Fe 2 (s) + 2 Al (s) " 2 Fe (s) + Al 2 (s) initial 0 n Fe2 n Al, en x n Fe2 x n Al, 2 x 2 x x final x max n Fe2 x max n Al, 2 x max 2 x max x max d. Si Fe 2 est le réactif limitant, alors x max = n Fe2 = 63 mol. Si Al est le réactif limitant alors x max = 37 mol. Nathan /16

9 Donc x max = 37 mol et Al est le réactif limitant. e. n Fe,f = 2 x max = 74 mol f. m Fe,f = n Fe,f! M Fe = 2 x max! M Fe = 4,1! 10 3 g = 4,1 kg. 27. a. AH (aq) + HO - (aq)! A - (aq) + H 2 O (aq) Équation AH (aq) + HO - (aq)! A - (aq) + H 2 O (aq) initial 0 n AH n HO- en x n AH x n HO- x x x final x max n AH x max n HO- x max x max x max Cas 1 : x max = 1,0! 10-4 mol et le réactif limitant est l ion hydroxyde. Cas 2 : x max = 2,00! 10-4 mol et le réactif limitant est l acide. d.v b3 = 10,0 ml. e. Dans ce cas, n AH = n HO-, introduit c a = 2,88! 10-2 mol.l a. Des espèces colorées interviennent dans cette réaction. Équation 3C 2O (aq) + 2Cr 2O 2-7 (aq) + 16 H + (aq) " 3C 2H 4O 2 (aq) + 4Cr 3+ (aq) + 11H 2O (l) initial 0 n 0 n 2 n H+ 0 en x n 0 3 x n 2 2 x n H+ 16 x 3 x 4 x 11 x final x max n 0 3 x max n 2 2 x max n H+ 16x max 3 x max 4 x max 11 x max n 2 = 2,0! 10-4 mol d. x max = 1,0! 10-4 mol e. n Cr2 O 7 2! = n 2 2 x = c' Cr2 O 7 2! " V A f. n 2 2 x = c' 2! Cr2 " V = O V, donc x = 1 A 2 (n ! V ) = (10 4 A 420)! 10-5 g. x max = 4,4!10-6 mol < 1,0! 10-4 mol, donc l éthanol est le réactif limitant. h. n 0 = 3 x max = 1,3! 10-5 mol m C2 = 6,1! 10-4 g dans 2,0 ml de sang. O Donc m C2 = 0,30 g dans 1,0 L de sang. O Nathan /16