CHIMIE GENERALE Exercice (Solutio) (03 février 2006) C. Friedli 1a) Cl : el ; 3 : bae faible tapo Cl (aq) 3 (g) H 2 O (l) L équilibre e olutio: 3 (g) H 2 O (l) K b [ ] OH [ 3 ] (aq) Cl (aq) [OH ] K b [ 3 ] [ ] (aq) OH (aq) (aq) OH (aq) K b 10 1 0,01ol [ ] 0,1 ol L 1 0,1 L 0,02 ol [ 3 ] 0,2 ol L 1 0,1 L 10 1 K a 5,6 10 10 3 (g) H 2 O (l) 10 1 5,6 10 10 [ 3 ] [ ] (aq) OH (aq) Coc iit (ol L 1 ) 0,2 0,1 0 Coc équi (ol L 1 ) 0,2 x 0,1x x ou [OH ] x ph 1,5 9,55 10 1 (0,2 x) 5,6 10 10 (0,1 x) 10 1 0,2 5,6 10 10 0,1 3,57 10 5 ol L 1 poh log[oh ] log(3,57 10 5 ),5 (aq) 3 (aq) H (aq) Coc iit (ol L 1 ) 0,1 0,2 0 Coc équi (ol L 1 ) 0,1 x 0,2x x
K a [ ] [ 3 ] H [H ] x [ K ] a 5,6 10 10 (0,1 x) 3 (0,2 x) 5,6 10 10 0,1 0,2 2,8 10 10 ol L 1 ph log[h ] log(2,8 10 10 ) 9,55 Variate Le reactio et le équilibre ot: Cl (aq) 3 (g) H 2 O (l) K b [ ] OH [ 3 ] c 0,01ol 0,1 L 0,02ol 0,1 L (aq) Cl (aq) Bila de ae: (aq) OH (aq) K b 0,1 ol L 1 0,2 ol L 1 10 1 K a 10 1 1,8 10 5 10 5,6 10 [ 3 ] [ ] c Electroeutralité: [ ] [H ] [OH ] [Cl ] 0 [H ] << [OH ] [Cl ] c [ ] [OH ] c 0 [ ] c [OH ] [ 3 ] c 3 c [ ] [OH ] L expreio de la cotate de baicité deviet:
K b [ ] OH [ 3 ] (c [OH ]) [OH ] [OH ] K [OH b c ] 3 1,8 10 5 0,2 3,6 10 5 ol L 1 c 0,1 poh log[oh ] log(3,6 10 5 ),5 c [OH ] 1,8 10 5 ph 1,5 9,55 b) 10 l HCl 0, 1 M cotiet: HCl 0,1 0,01 1 10 3 ol H V total 110 l 3 H iit. [ol] 2 10 2 1 10 3 1 10 2 fial. [ol] 2 10-2 10 3 0 1 10 2 10 3 coc. [ol L 1 ] 0,173 0,1 [OH 10 1 0,173 ] 5,6 10 10 0,1 3,09 10 5 ol L 1 poh log[oh ] log(3,09 10-5 ),51 ph 1,51 9,9 ΔpH 9,55 9,9 0,06 Variate Bila de ae: [ 3 ] [ ] c Electroeutralité: [ ] [H ] [OH ] [Cl ] [H ] << [OH ] [Cl ] [ ] c [ ] [OH ] c c [OH ] 0
[ 3 ] c [ ] [OH ] L expreio de la cotate de baicité deviet: [ ] OH K b [ 3 ] 1,8 10 5 c (c [OH ]) [OH ] [OH ] 0,1 0,010 0,009 9 10 3 ol L 0,110 1 [OH ] 0,1 0,10 0,110 0,091 9,1 10 2 ol L 1 0,2 0,10 0,110 0,182 1,82 10 1 ol L 1 1,8 10 5 (0,182 0,009) (0,091 0,009) poh log[oh ] log(3,11 10 5 ),51 ph 1,51 9,9 3,11 10 5 ol L 1 (c ) [OH ] ΔpH 9,55 9,9 0,06 2. Fe(OH) 2 () Fe 2 2 OH K [Fe 2 ] [OH ] 2 (2) 2 3,9 10 17 ol 3 L 3 La olubilité da l eau pure et : K 3 3,9 10 17 2,3 10 6 ol L 1 a) Ue olutio aqueue de KBr e cotiet aucu io cou avec Fe(OH) 2, i uceptible de réagir avec ce copoé : la olubilité de Fe(OH) 2 et la êe que da l eau pure ( 2,3 10 6 ol L 1 ) b) E préece d io cou (KOH 0,1 ol L 1 ), la olubilité de Fe(OH) 2 et plu faible que celle da l eau pure [OH ] état augetée. K [Fe 2 ] [OH ] 2 (0,1) 2,9 10 17 ol 3 L 3 K [OH ] 2,9 10 17 0,1 2,9 10 15 ol L 1
Selo le pricipe de Châtelier, par augetatio de [OH ] l équilibre e déplace ver la gauche, c-à-d la olubilité de Fe(OH) 2 diiue. c) E préece d io cou (FeBr 2 0,1 ol L 1 ), la olubilité de Fe(OH) 2 et plu faible que celle da l eau pure [Fe 2 ] état augetée. K [Fe 2 ] [OH ] 2 0,1 (2) 2,9 10 17 ol 3 L 3 K [Fe 2 ],9 10 17 0,1 1,1 10 8 ol L 1 Selo le pricipe de Châtelier, par augetatio de [Fe 2 ] l équilibre e déplace ver la gauche, c-à-d la olubilité de Fe(OH) 2 diiue. Au lieu de calcul (b et c) o peut raioer : [Fe 2 ] et pa élevée au carré o effet et doc oidre que celui de [OH ]. 3 a) ph 1 [H ] 10 1 ol L 1 [HCl] > [ClH 2 CCOOH] doc a H1 > a H 2 Le pôle poitif : Pt / H 2 ( p H 2 1 bar) / HCl(aq) (ph 1) Le pôle égatif ClH 2 CCOOH (a 0,05 ) / H 2 ( p H 2 1 bar) / Pt Pour cette pile de cocetratio b) ΔE E E RT F la RT H 1 F la H 2 RT a F l H1 a H 2 8,31 298 0,067 9685 l10 1 a H 2 l 10 1 2,61 a H 2 10 1 a H 2 13,605 a H 2 10 1 13,605 7,35 10 3 Le ph de la olutio du copartiet coteat ClH 2 CCOOH et : ph 2,13 c) ClH 2 CCOOH ClH 2 CCOO (aq) H (aq) Coc iit (ol L 1 ) 0,05 0 0 Coc éq (ol L 1 ) 0,05 7,35 10 3 7,35 10 3 7,35 10 3
K a [ ClH 2 CCOO ] [ H ] [ClH 2 CCOOH] (7,35 10 3 ) 2 1,3 10 3 3 0,05 7,35 10 d) HBr et u acide fort, qui réagit avec Fe(OH) 2 (OH ) a) O CH 2 O C(CH 2 ) 1 CH 3 O CH O C(CH 2 ) 1 CH 3 O CH 2 O C(CH 2 ) 1 CH 3 b) Réactif : Glycérol (1,2,3-propaetriol) ou propae-1,2,3-triol (alcool) et acide gra Produit : Eter (triglycéride) c) Lipide 5. Le alcèe réagiet etre eux e doat ue réactio de polyériatio par additio da laquelle ue logue chaîe hydrocarboée e fore. F F F F F F 2 C CF 2 C C C C C Tétrafluoroéthèe F F F F F Téflo F F F F ou C C C C C F F F F F F 6. O utilie léquatio de Rayleigh pour déterier laceio capillaire du ercure. Coe la teio uperficielle epêche le ercure de péétrer da le tube (dépreio capillaire), la valeur de h era égative. rcδρg rc γ Δh 2coθ 3
avec: r c le rayo du capillaire h la différece daltitude etre le pla du liquide et le pla taget au éique da le tube capillaire. lagle de cotact g laccélératio de la peateur γ2coθ rc Doc h r Δρg 3 h c (70 g -2 ) 2 ( 0,766) 0, 05 c 13, 6 g c -3 981 c -2 h 1,1 c 0, 05 c 3 7. Par défiitio le degré de recouvreet ou ue preio: où et le obre de ole de gaz adorbé et et le obre de ole de gaz correpodat à la oocouche (couverture coplète). Lexpreio de k P 1 k P peret alor de déterier la preio P. a) k P 1 k P 0,85 P 1 0,85 P 0,15 doù P 0,21 kpa b) k P 1 k P 0,85 P 1 0,85 P 0,95 doù P 22 kpa 8a) O applique léquatio de B.E.T.: P (P P) o 1 C C 1 C P P o où P et la preio du gaz, P o a preio de liquéfactio à la tepérature de lexpériece, et le obre de ole de gaz adorbé correpodat à ue eule couche de olécule recouvrat totaleet le olide et C et ue cotate.
Si e reportat le rapport P (Po e foctio de P P) P o ytèe peut être décrit par liothere de BE T. Solutio: o obtiet ue droite, le P 31,7 0,1 56,6 6,5 82,7 96,7 112, 128,8 18,8 169,3 {torr} 8,31 8,53 8,90 9,03 9,53 9,58 10,15 10,5 10,81 11,18 {10 ol g 1 } (P/Po) 10 2,176 5,283 7,57 8,98 10,896 12,70 1,809 16,969 19,578 22,306 P/ (P o P) 52,5 65,39 90,5 102,85 128,31 18,23 171,26 195,58 225,20 256,79 P/(Po-P) 300 250 200 150 100 50 0 y 1118.x 6.189 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 P/Po Liothere de BET. et vérifié puiquo obtiet ue droite. b) E déteriat la pete () et lordoée à lorigie (h) o calcule la cotate C. La pete 1118, et lordoée à lorigie h 6,189, alor: C h 1 1118, 6, 189 1 175,23 c) A partir de et h o calcule, et e coaiat A (laire couverte par ue olécule dazote) la urface pécifique de Al 2 O 3. 1 h 1 1118, 6,189 8,9 10 ol g 1
c) Sachat que laire couverte par ue olécule dazote vaut de 16,2 Å 2, la urface pécifique du Al 2 O 3 et: a BET N A A 8,9 10 6,022 10 23 16,2 10-20 86,8 2 g 1 9. La différece etre le travaux d adhéio, w a (le travail éceaire pour vaicre l adhéio du liquide B ur le liquide A) et de cohéio, w c (le travail éceaire pour ropre la cohéio da u liquide) déterie la poibilité d étaleet du liquide B ur le liquide A. La coditio d étaleet et γ w a w c > 0 Le travail d adhéio : w a γ A γ B γ AB Le travail de cohéio da le liquide B (diéthyléther) : w c 2 γ B Le coefficiet d étaleet : γ w a w c γ A γ B γ AB a) étaleet de l éther (B) ur l eau (A) : B/A γ 72,75 10 3 17,10 10-3 10,7 10 3,95 10-3 N 1 γ > 0 Le diéthyléther éted ur l eau. b) étaleet de l eau (A) ur l éther(b) : A/B γ 17,10 10-3 72,75 10-3 10,7 10-3 66,35 10-3 N 1 γ < 0 L eau e éted pa ur la urface de l éther.