XXXIIèmes Olympiades régionales de la chimie 7/0/06 Corrigé A.. Expression littérale de la constante d équilibre: (OH) 4 (aq) = (OH) 3(s) + HO (aq ) équation () HO ( aq) K = éq ( OH ) 4( aq ) éq A.. Expression de la concentration molaire en ions hydroxyde : [HO (aq)] éq = K.[(OH) 4 (aq) ] éq A..3 Calcul de la valeur de la concentration molaire en ions hydroxyde : [HO (aq)] éq = K.c [HO (aq)] éq =,00,00 [HO (aq)] éq =,00 mol.l A..4 Détermination de la valeur du ph : Autoprotolyse de l'eau : H O (l) = H 3 O + + HO (aq) K e = [H 3 O + ] éq.[ho (aq)] éq soit [H 3 O + ] éq = K e HO ( aq) ph = log [H 3 O + ] éq ph = log K e = log Ke + log [HO (aq)] éq HO( aq) éq ph = log,00 4 + log,00 ph = 4 = éq A..5 Reproduire et compléter le diagramme de la figure :... F i g (OH) 4 (aq) A.. u Justifier l intérêt de la diminution du ph : r La diminution du ph e permet d'obtenir l'alumine tri-hydratée sous forme solide. (OH) 3(s) ph ph A.. Intérêt du refroidissement : Le refroidissement de la solution diminue la solubilité de (OH) 3 (s). Total page O.R.C. Académie de Poitiers 06 Feuilles réponses Page sur 6
B. laction de l électrolyte sur l alumine introduite : D'après le texte, l'électrolyte en fusion dissout l'alumine selon la réaction : O 3(s) = 3+ + 3 O B. Schéma simplifié du circuit : Anodes en carbone très pur + générateur de courant continu + Cathode : cuve recouverte de blocs de carbone - 3 électrolyte évacuation de l'aluminium L électrode où se forme l aluminium : - L aluminium se forme sur la cathode B.3. Compléter le tableau d avancement : Avancement 4 3+ + 6 O = 3 O (g) + 4 (s) État initial 0 n n 0 0 État en cours de transformation x n 4 x n 6 x 3 x 4 x État final x f n 4 x f n 6 x f 3 x f 4 x f Quantité (en mol) d'électrons échangés n = 0 e ne = x ne = x f 3 Expression littérale de la quantité d électrons nécessaire : demi-équation de réduction : ( 3+ + 3 e = (s) ) x 4 demi-équation d oxydation : ( O - = O (g) + 4 e ) x 3 donc e échangés quand la réaction a lieu une fois, d où le tableau. La réduction d ion 3+ consomme 3 e donc ne = 3 n Ou avec le tableau : ne = x f et quand la réaction est terminée :n 4 x f = 0 3 donc x f = n /4 et ne = n / 4 = 3 n m d'autre part, n = M, donc ne = 3 m M Total page O.R.C. Académie de Poitiers 06 Feuilles réponses Page sur 6
B.3. Expression littérale de la quantité d électricité consommée : D'après le tableau d'avancement ne = x f Chaque mole d'électrons porte une charge égale à N A.e. Q = ne.n A.e ou (Q =.x f.n A.e ) B.3.3. Calcul de l avancement final de l électrolyse : Selon le tableau d avancement et à l état final : n = 4x f m M = 4x m f x f = 4 M x f =,6. 0 6 / (4. 7) = 5000 mol =,50.0 4 mol B.3.3. Durée de l électrolyse : D'après les données : I = Q t, soit t = Q I Q = x f N A e ou Q= (3 m N A e) / M t = Q / I t = (3x,6.0 6 x96500) / (7.0 5) =,74.0 5 s à diviser par 3600 t = 48, 33 h soit environ 50h ( jours) Total page 8 O.R.C. Académie de Poitiers 06 Feuilles réponses Page 3 sur 6
C.. Sources d amidon : blé, riz, pomme de terre C.. L amidon est : un glucide complexe composé de chaînes de molécules de glucose. C..3 Rôle de l amidon dans la plante : réserve énergétique principale. C..4 Test qui le met en évidence : L eau iodée met en évidence la présence d amidon : on observe une coloration bleu foncé. C..5 Produit d hydrolyse : le glucose Formule brute : C 6 H O 6.5 Famille : famille des sucres et des aldéhydes (aldoses) C..6 Rôle du glycérol : il sert de plastifiant. Il diminue les interactions entre molécules et rend le plastique transparent. Rôle de l acide chlorhydrique : il favorise la déstructuration des grains d amidon par une réaction d hydrolyse. Nom du monomère : l acide lactique Nom du polymère : l acide polylactique ( PLA) C.. Type d interaction : liaisons hydrogène qui stabilisent la structure en hélice Groupe fonctionnel : hydroxyle -OH C.. Autre macromolécule : ADN ou ARN C.3 Nom de la réaction : dimérisation ou cyclisation par esterification Nouvelle fonction créée : fonction ester Total page O.R.C. Académie de Poitiers 06 Feuilles réponses Page 4 sur 6
C.4. Quelle réaction? ouverture du cycle et polyaddition Justifier : il n y a pas élimination d eau, ce n est pas une polycondensation. C.4. Décomposition du biopolymère : la fonction ester réagit avec l eau pour donner un acide et un alcool (hydrolyse de l ester) D. Equation de la réaction : AH(aq) + OH - (aq) = A - (aq) + H O(l) D. Expression de la constante : K = K A / K A = K pka A K = 0 e Ke Calcul : K = 0 0, =,3 0 0 Conclusion : K > 0 4, la réaction est quasi-totale et peut être utilisée comme support de dosage. D.3. Diagramme : Espèce prédominante : au début du dosage ph =,9. Le pka vaut 3,9. ph pka. ll y a prédominance de AH. D.3. Volume de soude versé : A la demi-équivalence, il reste autant de AH qu il ne s est formé de A -. Ce qui correspond à un volume de soude de 6,0 ml. D.3.3 Quantité de matière d acide lactique : n (AH) = C B V B = 5.00.0 - x.0-3 = 6.0-4 mol dans 0 ml Total page O.R.C. Académie de Poitiers 06 Feuilles réponses Page 5 sur 6
D.3.4 Masse d acide lactique dans un litre : c B.VBE c AH = VA c AH = 30 mol.l d acide lactique dans le lait Soit la t concentration massique, et c la concentration molaire, on a t = c.m t = c AH. M acide lactique t = 30 90,0 t =,7 g.l -.5 Conclusion : cette concentration est supérieure à celle d un lait frais. Le lait étudié n est pas frais. D.4. Signification du pictogramme : Substance corrosive : elle attaque et ronge différents matériaux et notamment les tissus organiques. Précautions à prendre : L acide étant irritant pour la peau, il faut porter des gants. Il est également irritant pour les yeux, il faut porter des lunettes de protection. Enfin, il est irritant pour les voies respiratoires, on travaille donc sous hotte. D.4. Rôle de l acide sulfurique : catalyseur de la réaction (facteur cinétique) Total page 6 FIN DE L EPREUVE O.R.C. Académie de Poitiers 06 Feuilles réponses Page 6 sur 6