PACES UE 15 ED DE CHIMIE PHYSIQUE O (l)

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1 PACES UE 15 ED DE CHIMIE PHYSIQUE QCM1 : Equilibrer la réaction suivante (en utilisant comme coefficient stœchiométrique des nombres entiers les plus petits possibles) et répondre aux QCM : NH 3 (g) + O 2 (g) NO (g) + H 2 O (l) A) C est une réaction d oxydoréduction B) Au cours de la réaction l azote (N) du NH 3 est réduit C) O 2 joue le rôle de l oxydant D) Au cours de cette réaction 4 électrons sont échangés E) Dans la réaction équilibrée il se forme 5 moles d H 2 O(l). QCM2 : Equilibrer la réaction suivante (en utilisant comme coefficient stœchiométrique des nombres entiers les plus petits possibles) et répondre aux QCM : NaI(s) + H 3 PO 4 (aq) Na 3 PO 4 (aq) + HI(g) A) C est une réaction d oxydoréduction B) Il se forme 3 moles d HI(g) C) Le degré d oxydation du phosphore (P) dans H 3 PO 4 est égal à (+IV) D) Le degré d oxydation du phosphore (P) dans H 3 PO 4 et Na 3 PO 4 reste inchangé E) Au cours de la réaction le phosphore (P) est oxydé. QCM3 : On considère les 2 réactions suivantes : (1) 2H 3 O + + 2e - H 2 + 2H 2 O E =0 à ph=0 (2) O 2 + 4e - + 4H + 2H 2 O E =1,23 à ph=0 A) Dans la réaction (1) H 2 est le réducteur B) Dans la réaction (2) O 2 est l oxydant C) Si on considère les réactions (1) et (2) H 2 O présente un comportement amphotère redox D) H 2 O peut avoir un comportement amphotère acido-basique

2 Exercice 1 : Soit le diagramme de Latimer du Manganèse établi à ph = 14 0,5 V On notera : E 1 : le potentiel normal du couple redox 1 : MnO 4 2- /MnO 2 E 2 : le potentiel normal du couple redox 2 : MnO 4 - / MnO 4 2- E 3 : le potentiel normal du couple redox 3 : MnO 4 - /MnO 2 1. Calculer le nombre d oxydation du manganèse (Mn) pour chaque espèce chimique. 2. Pour chaque couple redox, écrire la demi-équation d oxydoréduction correspondante. 3. Calculer le potentiel normal E 1 en utilisant une combinaison de demi-équations redox adaptée. 4. Qu en déduisez-vous quant à la stabilité de l espèce chimique intermédiaire (MnO 4 2- )? Expliquez Exercice 2 : L acide acétyl salicylique (aspirine, C 8 H 7 O 2 COOH, M = 180 g.mol -1 ) est un monoacide faible. Afin de vérifier la quantité d aspirine contenue dans un comprimé, on réalise le dosage suivant : Un comprimé d aspirine 500 (contenant en principe 500 mg d aspirine) est dissous dans 400 ml d eau à 25 C pour former une solution S. On prélève 100 ml de cette solution S que l on dose par de la soude de concentration 0,05 M. La courbe suivante donne la valeur du ph mesuré en fonction du volume de soude versé

3 ph V soude (ml) 1) La solubilité de l aspirine dans l eau est de 3,4 g.l -1. La totalité de l aspirine contenue dans le comprimé est-elle dissoute dans la solution S? 2) Ecrire l équation du dosage. D après la courbe de dosage ph = f(vsoude), l équivalence (c.à.d. lorsque le nombre de moles de soude versé est égal au nombre de moles du monoacide initial) est obtenue pour un volume de soude versé V eq = 14 ml et un ph de 7,6. 3) Calculer la quantité d aspirine contenue dans le comprimé en mg. Le seuil de tolérance accordé étant de 1% peut-on déclarer ce comprimé conforme? 4) Quelles sont les espèces présentes en solution à la demi équivalence c'est-à-dire à V eq / 2? En quelles proportions (rapport [C 8 H 7 O 2 COOH] / [C 8 H 7 O 2 COO - ])? 5) En déduire à l aide de la courbe de dosage ph = f(vsoude), la valeur du pka de l aspirine. 6) A l équivalence, le ph de la solution est supérieur à 7 (ph = 7,6) est-ce normal? 7) Donner une raison pour laquelle un tel comprimé sera avalé plutôt que dissous dans un verre d eau (un verre contient ~ 100ml, on rappelle que la solubilité de l aspirine dans l eau est de 3,4 g/l). Exercice 3 : Soit la réaction chimique: Na 2 CO 3(s) + HCl (g) H 2 O (g) + CO 2(g) + NaCl (s) 1. Equilibrer la réaction 2. Calculer H R. La production de NaCl (s) est-elle exothermique?

4 3. Dans quel sens sera déplacé l équilibre de la réaction si on augmente la température? Si on augmente la pression? 4. Dans un réacteur de 100 ml, porté à 27 C et en partant de 10,6g de Na 2 CO 3(s) et de 3,65g de HCl (g), on obtient 2,925g de NaCl (s). Quel est le rendement de la réaction en NaCl (s)? 5. Quelle est la pression partielle en HCl à l équilibre? Données: H f (kj.mol -1 ) : Na 2 CO 3(s) : ; HCl (g) : - 92,5; H 2 O (g) : - 242; CO 2(g) : - 394; NaCl (s) : Masse molaire (g.mol -1 ) Na:23 C:12 O:16 H:1 Cl:35,5 R= 10 J.mol -1.K -1 Exercice 4 : L hypochlorite de sodium NaClO est couramment utilisé en solution aqueuse comme agent désinfectant, notamment sous forme d'eau de Javel pour un usage domestique. NaClO se décompose à 27 C selon la réaction suivante : (Na + (aq)) + ClO - (aq) ½ O 2 (g) + (Na + (aq)) + Cl - (aq) A) Déterminer le degré d oxydation du chlore dans NaClO. B) On se propose d étudier la cinétique de décomposition de 0,1 L d une solution diluée d eau de Javel, en présence d un catalyseur. Pour suivre son évolution, on mesure la concentration en ClO - au cours du temps à pression et température constantes (T= 27 C). Les résultats sont rapportés dans le tableau suivant : t (s) [ClO - ] (mol.l -1 ) C 0 0,475 0,452 0,389 0,303 0,184 1) Calculer la concentration initiale en NaClO notée C 0 en mol.l -1, sachant qu il s est formé 0,6 L de dioxygène gazeux quand la décomposition est totale. On considérera que dans les conditions opératoires, une mole d oxygène occupe un volume de 24 L. 2) On se propose de montrer que la réaction de décomposition suit une cinétique d ordre 1. Compléter ensuite le tableau ci-dessous, vous préciserez l unité de k. Conclure. t (s) k (..) C) Calculer le temps de demi-réaction. D) Sachant que lorsque la réaction de décomposition est effectuée à 47 C, le rapport des constantes de vitesse est tel que : k (27 C) / k (47 C) = 1/2. Donner l expression de l énergie d activation (Ea) de la réaction en fonction de R, T (27 C) et T (47 C).

5 Données : R = 8,3 J.mol -1.K -1 Table de logarithmes : ln 0,025 = -3,7 ln 0,048 = -3,0 ln 0,111 = -2,2 ln 0,197 = -1,6 ln 0,316 = -1,15 ln (0,05/0,475) = -2,25 ln (0,05/0,452) = -2,20 ln (0,05/0,389) = -2,05 ln (0,05/0,303) = -1,80 ln (0,05/0,184) = -1,30 ln (0,475/0,05) = 2,25 ln (0,452/0,05) = ln (0,389/0,05) = ln (0,303/0,05) = ln (0,184/0,05) = 2,20 2,05 1,80 1,30 ln (0,5/0,475) = 0,05 ln (0,5/0,452) = 0,10 ln (0,5/0,389) = 0,25 ln (0,5/0,303) = ln (0,5/0,184) = 0,5 1,0 ln (0,475/0,5) = -0,05 ln (0,452/0,5) = -0,10 ln (0,389/0,5) = -0,25 ln (0,303/0,5) = ln (0,184/0,5) = -0,5-1,0 ln 2 = 0,70 ln 1/2 = -0,70 ln 0,6 = -0,50 ln 1/0,6 = 0,50 ln 0,1 = -2,30

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