Collège Saint Roch - Kleiat
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- Jean-René René
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1 Collège Saint Roch - Kleiat Cycle Secondaire Année scolaire Exercices supplémentaires Professeur : Massoud Aida Classe : S2S Matière : Chimie Date : Eté 2017 Exercice 1 Etude quantitative de la pile cuivre-argent On élabore la pile schématisée ci- dessous : 1- A partir des polarités des électrodes, interpréter le fonctionnement de la pile (sens de circulation des porteurs de charges, équations des réactions aux électrodes, équation bilan, observation au niveau des électrodes et des solutions) 2- Donner la représentation conventionnelle de cette pile. 3- Cette pile débite pendant une durée de 10 heures dans un circuit électrique dans lequel circule un courant d intensité I = 12 ma. a- Calculer la quantité de matière n(é) d électron transférés spontanément b- Calculer alors la masse du dépôt metallique sur l électrode d argent. Données : M(Ag)= 107,9 g/mol ; M(Cu)= 63,5g/mol Exercice 2 l acétone L acétone C 3 H 6 O est un liquide utilisé pour dissoudre le vernis et autre type de colorant. Il est préparé,industriellement, par oxydation d un alcool le propanol C 3 H 7 OH, par une solution de permanganate de potassium(k +,MnO 4 - ), en milieu acide. Le permanganate passe à l état Mn Ecrire les demi-équations d oxydo-réduction ainsi que l équation bilan de cette réaction. Pour cela, on prépare une solution de permanganate de potassium (KMnO 4 )en dissolvant 3,16 g de soluté dans 100 ml d eau distillée. 2- Déterminer la concentration molaire de KMnO 4 Dans un becher, on mélange un volume de 20 ml de la solution KMnO 4 déjà préparé avec un volume V d une solution de propanol (C 3 H 7 OH) de concentration 5,0x10-3 mol.l -1
2 3- Sachant que les deux réactifs sont limitants, déterminer le volume V d alcool necessaire qu il faut verser. 4- Calculer la concentration des ions Mn 2+ présents dans la solution à la fin de la reaction. 5- Déterminer la concentration de l acétone ainsi formée à la fin de la reaction. 6- Comment évolue la composition finale du système lorsque le volume d alcool ajouté dépasse la valeur trouvée dans la question 3. M(KMnO 4 ) = 158 g.mol -1 Exercice 3 Médiamutation On ajoute, en milieu acide, une solution d iodate de potassium (K +, IO 3 - ) à une solution d iodure de potassium (K +, I - ), il se forme du diiode. 1- Ecrire et équilibrer l équation correspondante à cette réaction en utilisant les n.o et les Δn.o. 2- Donner les deux couples mis en jeu. 3- Placer les couples qui interviennent dans cette réaction sur un axe et montrer la règle de gamma. 4- Qu appelle t-on alors médiamutation? Exercice 4 Evolution de la pile Nickel-Zinc A-On réalise une pile formée à partir des couple Ni 2+ /Ni et Zn 2+ /Zn dont la f.é.m est égale à 0,43 V et sa représentation symbolique est : Zn/Zn 2+ (0,1 mol.l -1 )// Ni 2+ (0,1mol.L -1 )/Ni. Le volume de la solution contenue dans chaque compartiment est égale à 100 ml. Cette pile débite un courant d intensité 100mA pendant 50 minutes. 1- Faire un schéma annoté de cette pile en précisant le sens du courant et le sens de déplacement des électrons dans le circuit extérieur.. 2- Ecrire les demi- équations des réactions se produisant aux électrodes. 3- Ecrire l équation de la réaction globale qui intervient quand la pile débite. 4- Calculer les valeurs des concentrations de Zn 2+ et de Ni 2+ quand la pile débite. B- On prend une deuxième pile identique et on la laisse fonctionner pendant une heure.on constate une augmentation de la masse de l électrode de nickel de Δm= 100 mg. 5- Calculer la quantité de matière Ni 2+ disparu pendant cette durée. 6- Déterminer la quantitéd électricité correspondante. 7- En déduire l intensité du courant. Donnée : M(Ni)= 58,7 g.mol -1 Les ions dichromate oranges constituent l oxydant du couple Cr 2 O 7 2- /Cr 3+. Ces ions réagissent avec une solution aqueuse de dioxyde de soufre en produisant des ions chrome Cr 3+ verts et des ions sulfates SO 4 2-.
3 1- A quel couple rédox appartient le dioxyde de soufre dissous? Ecrire la demi-équation électronique correspondante en milieu acide. 2- Ecrire la demi-équation associée au couple Cr 2 O 7 2- /Cr 3+ en milieu acide. 3- En déduire l équation de la réaction entre les ions dichromate et le dioxyde de soufre. 4- Le dioxyde de soufre est, avec les oxydes de carbone un polluant atmosphérique majeur. Afin de déterminer la teneur en dioxyde de soufre d une eau polluée, on mélange progressivenemt un échantillon d eau polluée avec 10 ml d une solution de dichromate de potassium de concentration C= 5,0x10-3 mol/l. on acidifie ensuite le milieu avec de l acide sulfurique. On constate qu un volume V=7,5 ml d eau polluée est necessaire pour que la couleur du mélange passé de l orangé au vert. a- Déterminer la quantité de matière initiale d ions dichromate et établir un tableau d avancement du système chimique. b- Déterminer la concentration molaire, puis la concentration massique en dioxide de soufre de l eau polluée. Donnée M(SO 2 )= 64 g/mol Exercice 5 On dose un volume V ox = 20 ml d une solution de diiode de concentration molaire C ox avec une solution de thiosulfate S 2 O 3 2-.le réactif coloré utilisé est le thiodène. On donne : I 2 /I - ; S 4 O 6 2- /S 2 O Ecrire les demi-équations électroniques correspondant à ces couples ainsi que l équation bilan. 2- Faire un schéma annoté du montage de dosage. 3- La concentration molaire de la solution de thiosulfate de sodium est Cr ed = 40,0 mmol/l. pour obtenir le virage du réactif coloré, il a fallu verser un volume de thiosulfate Véq = 17,2 ml.déterminer la concentration molaire C ox de la solution de diiode. 4- Donner les différents constituants se trouvant dans le bécher, avant, après et au point d équivalence. Exercice 6 Un composé organique A a une densité par rapport à l air de 1,59. Une analyse spectroscopique donne les pourcentages massiques suivants. C : 52,2% ; H: 13,0% ; O: 34,8% 1- Quelle est la masse molaire moléculaire de A? 2- Quelle est la formule brute de A? 3- Quels sont les isomère possible de A Exercice 7 On dispose d un composé (A) de formule CxHyO. Dans toutes les équations des réactions demandées dans cet exercice, représenter les composés organiques par leurs formules semi-développées. Donnée : - Masses molaires en g.mol-1 : M(H) = 1 ; M(C) = 12 et M(O) = 16.
4 1- Identification du composé (A) Une analyse quantitative réalisée sur le composé (A) a donné les pourcentages en masse suivants : carbone = 66,67 % et hydrogène = 11,11 % Montrer que x = 4 et y = Écrire les formules semi-développées possibles de (A) sachant que sa chaîne carbonée est saturée et non cyclique On soumet (A) aux tests suivants : Test (A) + D.N.P.H (A) + liqueur de Fehling Résultat du test Précipité jaune orangé Précipité rouge brique Déduire la famille chimique de (A) et donner son nom, sachant que sa chaîne carbonée est non ramifiée. 2- Réactions chimiques à partir de (A) On divise la quantité disponible de (A) en deux parties. La première partie est traitée par une solution acidifiée de permanganate de potassium. On recueille le composé organique formé, noté (X). La deuxième partie est chauffée, en présence d un catalyseur d hydrogénation. On recueille un alcool noté (Y) Écrire l équation de la première réaction de (A). Donner le nom de (X) Écrire l équation de la deuxième réaction de (A). Donner le nom de (Y). Exercice 8 Le but de cet exercice est d'identifier certains composés organiques disponibles au laboratoire. 1- Formules et familles chimiques On dispose, au laboratoire, de cinq flacons non étiquetés, contenant chacun un des composés donnés dans le tableau suivant : Propan-1-ol Acide propanoïque Propanal Propanone Pour chacun des composés cités ci-haut : 1.1- Écrire la formule semi-développée Indiquer la famille chimique correspondante. 2- Identification de ces composés Soit A, B, C, et D les quatre composés chimiques indiqués ci-haut. Dans le but de les identifier,
5 on réalise successivement des tests chimiques dont les résultats sont notés dans le tableau suivant: Composé Premier test Deuxième test Troisième test NaHSO3 Solution acidifiée de dichromate de potassium (couleur orange) Papier ph A précipité blanc le milieu devient vert non réalisé B précipité blanc le milieu reste orange non réalisé C Pas de précipité le milieu devient vert non réalisé D Pas de précipité le milieu reste orange ph acide 2.1- Identifier, en se basant sur le premier et le deuxième test, les composés A et B Identifier les deux autres composés C et D 2.3- Ecrire l équation de la réaction du composé A avec le dichromate,sachant que le dichromate appartient au couple (Cr 2 O 7 2- /Cr 3+ ) Exercice 9 H Soit l organigramme suivant H 2 HCl O 2 Précipité CH3-CH2-CH3 jaune-orangé A E H 2 G DNPH C B H 2 O F MnO 4 - Liqueur de Fehling D Rien Indiquer le nom et la formule semi-développée de chacun des composés : A, B, C, D, E, F, G et H Exercice 10 Synthèse d un ester Le propanoate d isoamyle de formule moléculaire C 8 H 16 O 2 fournit l arôme d abricot. C est un ester obtenu à partir d un acide carboxylique A et d un alcool B.
6 1- Formules semi- devéloppées 1.1- Donner la formule semi-développée de l acide carboxylique A Écrire la formule semi-développée de l alcool B, sachant que son nom systématique est 3-méthylbutan-1-ol Ecrire l'équation de la réaction entre A et B, en utilisant les formules semi-développées des composés organiques. 2-Préparation du système réactionnel Donnée: M (g.mol -1 ) Masse volumique (g.ml -1 ) Acide propanoïque 74,0 0,99 Alcool isoamylique 88,2 0,82 On chauffe un mélange d un volume V B = 20 ml de l alcool B, d une quantité de 0,383 mol de l acide A et de 1 ml d'acide sulfurique. Le volume total du mélange est Vtot = 50 ml Montrer que la quantité de matière initiale de l alcool B est 0,186 mol Préciser l intérêt de prendre l acide A en excès dans le mélange initial. Exercice 11 Identification de composés organiques Le but de cet exercice est d'identifier certains composés organiques disponibles au laboratoire. 1- Formules et familles chimiques On dispose, au laboratoire, de cinq flacons non étiquetés, contenant chacun un des composés donnés dans le tableau suivant : Propan-1-ol 2- méthylpropan-2-ol Acide propanoïque Propanal Propanone Pour chacun des composés cités ci-haut : 1.1- Écrire la formule semi-développée Indiquer la famille chimique correspondante. 2- Identification de ces composés Soit A, B, C, D et E les cinq composés chimiques indiqués ci-haut. Dans le but de les identifier,on réalise successivement des tests chimiques dont les résultats sont notés dans le tableau suivant: Composé Premier test Deuxième test Troisième test DNPH Solution acidifiée de dichromate Papier ph de potassium K 2 Cr 2 O 7 (couleur orange) A précipité jaune le milieu devient vert non réalisé B précipité jaune le milieu reste orange non réalisé C Pas de précipité le milieu devient vert non réalisé
7 D Pas de précipité le milieu reste orange ph acide E Pas de précipité le milieu reste orange ph neutre 2.1- Identifier, en se basant sur le premier et le deuxième test, les composés A et B Identifier les trois autres composés C, D et E. 3- Quelques réactions chimiques 3.1- On fait réagir l'acide propanoïque avec le propan-1-ol : Écrire l équation de cette réaction. Nommer le composé organique obtenu Donner deux caractéristiques de cette réaction Écrire l équation de la réaction permettant de passer de la propanone au propan-2-ol On chauffe l acide propanoïque en présence d un agent de déshydratation, P 2 O 5.il se forme l anydride acide correspondant Écrire l équation de cette réaction. Données : M(C) = 12,M(H) = 1, M(O) =16, M(N)= 14 Exercice 12 La combustion totale de 4,4 g d un composé organique (A) pris à l état gazeux et de formule CxHyOz nécessite 8 g de dioxygène et fournit 3,6g d eau. 1- Ecrire l équation de combustion complete de ce composé (A) 2- Déterminer la formule brute de A sachant que sa masse molaire est de 88 g/mol Exercice 13 L urée est un composé organique de forme CxHyOzNt Par oxydation de 0,5 g de ce corps fournit 0,37 g de CO 2 et 0,30 g de H 2 O vapeur. Sachant que la masse molaire est M = 60 g/mol. Calculer x et y et en déduire une relation entre z et t. Exercice 14 Un volume V d un hydrocarbure aliphatique CxHy à l état gazeux donne,par combustion complète, le même volume V de CO 2(g) et H 2 O (g) et tel que V =5V 1- Ecrire l équation de la réaction de combustion de CxHy. 2- Trouver la formule moléculaire de l hydrocarbure. 3- Donner les formules développées et les noms des isomères possibles.
8 Exercice 15 Le dibrome Br 2 réagit sur un alcane (A) de masse molaire 58 g.mol -1. le composé (B) obtenu est un corps pur de masse molaire 216 g.mol Trouver les formules brutes des composés (A) et (B) 2- Ecrire les différentes formules structurales possibles. Exercice 16 Les carburants sont utilisés dans des réactions de combustion pour produire de l énergie. Les anesthésiques sont utilisés dans la chirurgie pour réduire la douleur. Le tableau donné ci-après montre systématiques de trois hydrocarbures et leurs températures d ébullution normales. N.B la température d ébullition normale est la temperature à laquelle un liquide se transforme en gaz sous la pression atmosphérique. Hydrocarbure Pentane 2-méthylbutane 2,2-diméthylpropane Température d ébullition normale 0 C a- Ecrire la formule semi-développée de chacun des hydrocarbures donnés dans le tableau ci-dessus. b- Montrer que les trois hydrocarbures sont des isomères. c- Déduire comment varie la température d ébullition normale si le nombre de ramification augmente dans les molécules des ismères. 2- a- Identifier lequel des hydrocarbures donnés ne peut être utilisé comme un carburant liquide à 25 0 Cet sous la pression atmosphérique. b- Ecrire l équation de combustion complète de cet hydrocarbure. 3- le cyclopropane est un anesthésique utilisé à la place du chloroforme (trichlorométhane). Contrairement au chloroforme, le cyclopropane a une faible solubilité dans le sang alors le patient reprend conscience rapidement. Sa formule moléculaire est (C 3 H 6 ) représente également un hydrocarbure (B) à chaîne carbonée ouverte. a- Ecrire la formule développée de l hydrocarbure (B) et celle du chloroforme. b- Donner le nom de l hydrocarbure (B) et indiquer le type de liaisons entre ses atomes de carbone. c- Justifier pourquoi le cyclopropane est utilisé comme anesthésique à la place du chloroforme. Exercice 17 On dispose d un composé (A) de formule CxHyO. Dans toutes les équations des réactions demandées dans cet exercice, représenter les composés organiques par leurs formules semi-développées. 3- Identification du composé (A)
9 Une analyse quantitative réalisée sur le composé (A) a donné les pourcentages en masse suivants : carbone = 66,67 % et hydrogène = 11,11 % Montrer que x = 4 et y = Écrire les formules semi-développées possibles de (A) sachant que sa chaîne carbonée est saturée et non cyclique Nommer les isomères de la question précédente. Exercice 18 Un composé organique A a une densité par rapport à l air de 1,59. Une analyse spectroscopique donne les pourcentages massiques suivants. C : 52,2% ; H: 13,0% ; O: 34,8% 4- Quelle est la masse molaire moléculaire de A? 5- Quelle est la formule brute de A? 6- Quels sont les isomères possibles de A et à quelle famille appartiennent. Exercice 19 Ecrire les formules semi-développées des composés suivants: a- 1-chloro-3-éthyl-2,3-diméthylhexane. b- 3-éthyl-2-méthylhex-3-ène. c- Trans-2,3- dibromobut-2-ène. d- 3,3-diméthylbut-1-yne. Exercice 20 Completer les equations suivantes. Donner le nom des produits finaux. a- CH 2 =CH 2 + Br 2 b- CH 3 -CH=CH 2 + H 2 O c- CH 3 -C=CH + H 2 Pd d- CH=CH + H 2 O
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