8 Questions de type examen

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1 8 Questions de type examen Choix multiple Choisis la réponse qui complète le mieux l énoncé ou qui répond le mieux à la question. Scénario 8.1 urée urée, CO(NH 2 ) 2 (s), a été la première molécule organique synthétisée artificiellement. Depuis, elle a été énormément utilisée entre autres comme engrais, comme composant dans la production de résine urée-formaldéhyde, dans certains nettoyants et lotions faciales ainsi que comme dégivreur de route. Plus de 90 % de sa production est destinée aux engrais, car l urée présente le plus fort taux d azote (46,4 %) de tous les engrais azotiques solides d usage courant. Sa production industrielle a lieu en deux étapes : 1. 2 NH 3 (g) 1 CO 2 (g) H 2 NCONH 3 OH(s) 2. H 2 NCONH 3 OH(s) H 2 NCONH 2 (s) 1 H 2 1 Réponds à la question suivante à l aide du scénario 8.1. équation nette équilibrée de la production de l urée est : a) b) c) 2 NH 3 (g) 1 CO 2 (g) H 2 NCONH 3 OH(s) 1 H 2 NH 3 (g) 1 CO 2 (g) H 2 NCONH 3 OH(s) 1 H 2 NH 3 (g) 1 CO 2 (g) H 2 NCONH 2 (s) 1 H 2 d) 2 NH 3 (g) 1 CO 2 (g) H 2 NCONH 2 (s) 1 H 2 Reproduction autorisée Chenelière Éducation inc. chapitre 8 1

2 Scénario 8.2 es antiacides Une élève décide de tester l affirmation d une entreprise. Celle-ci annonce qu un produit antiacide contient 20 mg d hydrogénocarbonate de sodium. Chaque comprimé est écrasé et mélangé avec de l eau pour obtenir un volume de 10,00 m. Cette solution est ensuite versée dans un erlenmeyer. Un indicateur est ajouté dans chaque erlenmeyer, puis chaque échantillon est titré avec de l acide chlorhydrique à 0,300 mol/. es observations recueillies au cours de ce titrage figurent dans le tableau 8.1. Tableau 8.1 Titrage de 10,00 m de NaHCO 3 (aq) avec du HCl(aq) à 0,300 mol/ Essai ecture finale sur la burette (m) 11,2 20,8 30,3 39,8 ecture initiale sur la burette (m) 0,3 11,2 20,8 30,3 Volume d HCl(aq) ajouté (m) Couleur de l indicateur rouge orange orange orange 2 Réponds à la question suivante à l aide du scénario 8.2. a masse calculée du bicarbonate de sodium d un comprimé d antiacide est : a) de 20 mg b) de 249 mg c) de 240 mg d) de 224 mg Réponses numériques 3 Réponds à la question suivante à l aide du scénario 8.1. Au cours de la production, kg d ammoniac sont injectés dans un récipient qui contient 8000 kg de dioxyde de carbone. a masse du produit chimique en excès restant, après réaction complète pendant l étape 1, est de kg. RÉPONSE : 380 Reproduction autorisée Chenelière Éducation inc. chapitre 8 2

3 4 Réponds à la question suivante à l aide du scénario 8.1. Au cours d une réaction en laboratoire, 22 g d urée sont produits dans une chambre de réaction. Un élève calcule que le rendement maximal de l urée est de 820 g. e pourcentage du rendement de la production d urée dans des conditions de laboratoire est de %. RÉPONSE : 27,4 Réponds à la question suivante à l aide du scénario 8.2. e volume calculé de la solution de titrage utilisé est de m. RÉPONSE : 9,3 Problèmes à résoudre 6 Un élève doit déterminer la concentration de la quantité d une solution d acide bromhydrique à l aide d une solution standard de carbonate de potassium. Il prépare d abord 100,0 m de solution standard en utilisant 2,21 g de carbonate de potassium. Une fois la solution standard préparée, l élève la titre avec l acide bromhydrique et note ses observations dans le tableau 8.2. Tableau 8.2 Titrage de 10,00 m d une solution primaire standard de K 2 CO 3 (aq) avec du HBr(aq) Essai ecture finale sur la burette (m) 16,1 30,6 4,2 1,0 ecture initiale sur la burette (m) 0,4 16,1 30,6 0, Volume d HBr(aq) ajouté (m) Couleur de l indicateur méthylorange rouge orange orange orange Reproduction autorisée Chenelière Éducation inc. chapitre 8 3

4 a) Calcule la concentration de la solution standard de carbonate de potassium. b) Décris une courte procédure pour préparer la solution standard. c) Calcule le volume moyen de solution de titrage ajouté. d) Calcule la concentration de l acide bromhydrique. e) Explique pourquoi seul un petit volume d indicateur doit être utilisé dans un titrage. RÉPONSE : a) K 2 CO 3 (aq) 2,21 g 3 1 mol 138,21 g 3 1 0,1000 0,1990 mol/ a concentration de la solution standard est de 0,160 mol/. b) Place 2,21 g de carbonate de potassium dans un bécher de 0,0 m. Ajoute environ 40,0 m d eau distillée. Agite jusqu à dissolution avec un agitateur en verre. À l aide d un entonnoir, transfère la solution dans une fiole jaugée de 100,0 m. Rince tout le matériel en verre dans la fiole jaugée, puis ajoute une quantité suffisante d eau distillée jusqu à ce que le ménisque de l eau soit aligné avec la marque de 100,0 m. c) V HBr 14, m 1 14,6 m 1 14, m 3 14, m e volume moyen de la solution de titrage ajouté est de 14, m. d) 2 HBr(aq) 1 K 2 CO 3 (aq) 2KBr(aq) 1 H 2 CO 3 (aq) 2KBr(aq) 1 CO 2 (g) 1 H 2 HBr(aq) 0,1990 mol K 2 CO 3 0,220 mol/ 2 mol HBr ,00 m mol K 2 CO 3 14,3333 m a concentration d acide bromhydrique est de 0,220 mol/. e) Seul un petit volume d indicateur doit être utilisé au cours d un titrage, car l indicateur réagit légèrement avec l échantillon lorsqu il est ajouté. e fait d ajouter trop d indicateur modifierait la concentration de l échantillon, ce qui diminuerait la précision des résultats. Reproduction autorisée Chenelière Éducation inc. chapitre 8 4

5 7 Une élève effectue une expérience pour vérifier l efficacité d un comprimé antiacide d hydroxyde d aluminium sur une solution d acide gastrique simulé. Elle place un comprimé de 0,30 g d hydroxyde d aluminium dans 100,0 m d acide chlorhydrique de 0,10 mol/ et agite le tout jusqu à ce que la réaction soit terminée. a) Calcule le ph de l acide chlorhydrique avant l ajout du comprimé. b) Quel réactif est en excès? c) Quel est le ph de l acide chlorhydrique une fois la réaction terminée? RÉPONSE : a) Puisque HCl(aq) 1 H 2 H 3 O 1 (aq) 1 Cl 2 (aq), alors H 3 O 1 (aq) 0,10 mol 3 1 mol 0,10 mol/ 1 mol ph 2log[H 3 O 1 (aq)] 2log(0,10 mol/) 0,824 e ph de l acide gastrique est de 0,824. b) 3 HCl(aq) 1 Al(OH) 3 (s) AlCl 3 (aq) 1 3 H 2 n HCl 0,10 mol 3 0,1000 0,01 mol n Al(OH)3 0,30 g 3 1 mol 0, mol 78,01 g Si l hydroxyde d aluminium est le réactif limitant, la quantité chimique d acide chlorhydrique nécessaire est : n HCl 0, mol 3 3 mol 1 mol acide chlorhydrique est en excès. 0, mol Reproduction autorisée Chenelière Éducation inc. chapitre 8

6 c) a quantité chimique de l acide chlorhydrique restant une fois la réaction terminée est : n HCl 0,01 mol 2 0, mol 0, mol a concentration d acide chlorhydrique est : HCl(aq) 0, mol 0,1000 0, mol/ Puisque HCl(aq) 1 H 2 H 3 O 1 (aq) 1 Cl 2 (aq), alors H 3 O 1 (aq) 0, mol 3 1 mol 0, mol/ 1 mol ph 2log[H 3 O 1 (aq)] 2log(0, mol/) 1,812 e ph de l acide, une fois la réaction terminée, est de 1, Un élève doit faire réagir du nitrate d argent avec du sulfate de sodium au cours d une expérience stœchiométrique. Il verse 10 m de nitrate d argent à 0,0 mol/ dans un bécher qui contient 200 m de sulfate de sodium à 0,300 mol/. a) Écris l équation chimique équilibrée de cette réaction. b) Détermine le réactif limitant et le réactif en excès. c) Prédis la masse du précipité que l élève devrait obtenir. d) élève a trouvé une masse de 8,11 g en laboratoire. Quel est le rendement en pourcentage de la réaction? RÉPONSE : a) 2 AgNO 3 (aq) 1 Na 2 SO 4 (aq) Ag 2 SO 4 (s) 1 2 NaNO 3 (aq) 0,0 mol b) n AgNO3 3 0,10 0,082 mol 0,300 mol n Na2 SO 4 3 0,200 0,0600 mol Si le nitrate d argent était le réactif limitant, la quantité chimique du sulfate de sodium nécessaire serait : 0,082 mol n Na2 SO mol 0,0412 mol 2 mol Il y a donc assez de sulfate de sodium. e sulfate de sodium est le réactif en excès, et le nitrate d argent est le réactif limitant. Reproduction autorisée Chenelière Éducation inc. chapitre 8 6

7 c) m Ag2 SO 4 0,0 mol 3 0, mol 2 mol 3 311,81 g 12,9 g mol a masse du sulfate d argent précipité devrait être de 12,9 g. d) rendement en pourcentage rendement obtenu rendement prédit 8,11 g ,1 % 12,9 g e rendement en pourcentage de la réaction est de 63,1 %. Réponses longues Figure 8.1 Titrage d un acide Titrage de 10,00 m de NaOH(aq) à 0,10 mol/ avec du HCl(aq) à 0,10 mol/ 10 ph Volume de HCl(aq) à 0,10 mol/ ajouté (m) 20 Reproduction autorisée Chenelière Éducation inc. chapitre 8 7

8 9 Réponds aux questions suivantes à l aide de la figure 8.1. a) Indique quelle substance chimique est la solution de titrage et quelle substance chimique est l échantillon. b) explique pourquoi la phénolphtaléine serait un mauvais choix comme indicateur, puis choisis un indicateur plus approprié. c) Pour l indicateur que tu as choisi en b), prédis les changements de couleur attendus au cours du titrage, y compris la couleur au point de virage. d) Indique le ph au point d équivalence. e) Indique le volume de solution de titrage nécessaire pour atteindre le point d équivalence. RÉPONSE : a) a solution de titrage est HCl(aq) et l échantillon, NaOH(aq). b) a phénolphtaléine serait un mauvais choix d indicateur, car elle serait d abord rose à un ph de 11, mais deviendrait transparente à 8,2, ce qui est supérieur au ph du point d équivalence, qui est le point auquel le changement de couleur est souhaité. Un meilleur choix serait le bleu de bromothymol, le rouge de phénol ou le papier de tournesol qui changent tous de couleur dans une fourchette de ph de 6 à 7. c) e bleu de bromothymol passerait du bleu au jaune avec un point de virage en vert. e papier de tournesol passerait du bleu au rouge avec un point de virage en violet (difficile à voir). e rouge de phénol passerait du rouge au jaune avec un point de virage en orange. d) e ph du point d équivalence est d environ 6, à 7. e) e volume de solution de titrage (HCl(aq)) nécessaire pour atteindre le point d équivalence est d environ 9,-10 m. Reproduction autorisée Chenelière Éducation inc. chapitre 8 8

9 10 À l aide du tableau de données suivant, représente graphiquement la réaction de 10,00 m d acide nitrique à 0,12 mol/ titrée avec de ioh(aq) à 0,12 mol/. Détermine le point d équivalence et choisis un indicateur adéquat. Volume de solution de titrage (m) ph de la solution 0,0 1,00 1,0 1,0 2,0 1,10 3,0 1,1 4,0 1,20,0 1,30 6,0 1,40 7,0 1,60 8,0 1,80 9,0 2,00 11,0 11,40 12,0 11,90 13,0 12,30 14,0 12,0 1,0 12,70 16,0 12,90 17,0 13,00 18,0 13,10 19,0 13,1 20,0 13,17 Reproduction autorisée Chenelière Éducation inc. chapitre 8 9

10 Reproduction autorisée Chenelière Éducation inc. chapitre 8 10

11 RÉPONSE : e graphique doit inclure un titre, des axes et un point d équivalence annotés. Titrage de 10,00 m d HNO 3 (aq) à 0,12 mol/ avec du ioh(aq) à 0,12 mol/ 10 ph point d équivalence Volume de ioh(aq) à 0,12 mol/ ajouté (ml) 20 Un indicateur approprié est le bleu de bromothymol, le papier de tournesol ou le rouge de phénol, car ils changent de couleur près du ph du point d équivalence de 7,0. Reproduction autorisée Chenelière Éducation inc. chapitre 8 11

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