[PDF] 5_Sol aqueuses_pc_exercices L'électrolyte est une solution

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TRANSFORMATIONSEN

SOLUTIONAQUEUSE

Walther Nernst

EXERCICES

Chapitre1

1

ÉTUDED'UNEPILE

AgAg (í µ)Zn (í µâ€²)Zn avecí µ=0,18molâ‹…L etí µ =0,30molâ‹…L =250mL.

1) Déterminerlatensionàvidedecettepileetsespolarités.

2) Écrirelaréactiondefonctionnementquiseproduitlorsqu'onfermelecircuitextérieur.Dans

3) Déterminerlacompositiondelapilelorsqu'elleesttotalementusée,sachantquedumétalzinc

Données:

Zn /Zn:í µÂ° =-0,76V;Ag /Ag:í µÂ° =+0,80V

ConstantedeFaraday:ℱ=9,65⋅10

Câ‹…mol

Onnote:í µÂ°=

ln10=0,059Và25℃ 2

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1) Proposerunmatériaupourlesélectrodes.Justifier.

2) Faireundessindecettepileenplaçantlecompartimentcontenantleméthanolàgauche.

3) Donnerunereprésentationconventionnelledecettepile.

4) Lorsquelapiledébite,écrireleséquationsdesréactionsseproduisantàchaqueélectrode,ainsi

5) Donnerl'expressionlittéraledupotentieldechaqueélectrode.

6) Exprimerlaconstanted'équilibredelaréactiondefonctionnementdelapileenfonctiondes

7) Lapiledébiteuncourantde50mApendant2heures.Quellemassedeméthanolaété

consommée?

8) Undesproblèmestechniquesactuelsestl'oxydationincomplèteduméthanolenacide

9) Unsecondproblèmeestlepassageduméthanolàtraverslamembranequiséparelesdeux

Données:

Massesmolairesengâ‹…mol

:H:1,0;C:12,0;O:16,0

ConstantedeFaraday:ℱ=9,65⋅10

Câ‹…mol

aq etHSO aq

Onnote:í µÂ°=

ln10=0,059Và25℃. 3

1) CalculerlespotentielsdesfrontièresdestabilitédesespècesstablesdumanganèseàpH=0.

2) Onmélangeí µ

=10,0mLdesolutionde =0,100mol⋅L .Déterminerlacompositionfinale

Données:

(MnO /MnO )=1,70V;í µÂ° (MnO /Mn )=1,23V;í µ Mn =54,9gâ‹…mol 4

LEMERCUREETSESIONSENSOLUTIONAQUEUSEACIDE

uniondimèredeformuleHg ,etl'ionmercurique,monoatomique,Hg

Ondonnelespotentielsstandard:

CoupleHg

/Hg =0,80V

CoupleHg

/Hg =0,91V

CoupleO

g /H

O:í µÂ°

0 =1,23V

1) Tracerlediagrammedestabilitédumercureetdesesions,enprenantuneconcentrationde

tracédeí µ 123
=0,200mol⋅L danschaqueespèceducouple.

2) Tracerlediagrammedestabilitédel'eauàpH=0parrapportaugazO

,enprenantcomme

3) Déduiredesdiagrammesprécédentspourquoiilestdifficiledeconserverunesolutionacide

d'ionsmercureuxaulaboratoire.

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4) Unesolution(S),depH=0etdeconcentrationinitialeí µ

4 =0,100mol⋅L enionsmercureuxa mol⋅L calculersaconstanted'équilibre. solutionsd'ionsmercureux? 5

TITRAGESUIVIPARPOTENTIOMÉTRIE

Onveuttitrer,enmilieutrèsacide,í µ

4 4 =5,00⋅10 mol⋅L S O 5 demême

1) Déterminerlesnombresd'oxydationdesatomesdanslesespècesintervenantdanscetitrage,

sachantque: • l'édificeS O 5 parunpontperoxoO-O; • dansl'édificeSO ,l'atomedesoufreestcentral.

2) Écrirelaréactionsupportdetitrage,calculersaconstanted'équilibreetconclure.

3) Faireunschémaannotédumontageenvisagé.Combiend'électrodessontnécessaires?En

préciserlanatureetlerôle.

4) Quelestlevolumeéquivalentí µ

6

5) Établirlarelationentrelepotentielí µetlevolumeí µavantetaprèsl'équivalence.Tracerl'allure

deí µ=í µ etí µ vautrespectivementí µ 4 etí µ 4

6) Parmilesindicateursredoxproposésci-après,quelestceluiquiconviendraitpourréaliser

colorimétriquementledosageci-dessus? indicateurCouleurs(Ox,Red) /V

Diphénylamineviolet,incolore0,76

Données:í µÂ°(Fe

0! /Fe =0,77V;í µÂ°(S O 5 /SO =2,01V 6 s ),ondésire 4 =127mgd'oxalatedesodium(2Na ,C O )dans 4 laconcentration. formationdesolide(MnO s )n'estobservée.

1) Écrirel'équationdelaréactionsupportdetitrageetcalculersaconstanted'équilibre.

2) Commentl'équivalenceest-ellerepérée?

3) Leprotocoleindiquequel'onaajoutéunepointedespatuledechloruredemanganèse(II)(dont

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4) Lamesuredeí µ

4

Calculerlaconcentrationí µ

4 ,accompagnéedesonincertitude.

Donnéesà298K:

CoupleMnO

/Mn =1,51V;coupleCO g /C O =-0,49V

Chapitre2

7

L'ACIDEACÉTIQUEENSOLUTIONAQUEUSE

0 0 COO ;l'équation 3 =10 #&,5 .Cetteconstanteétant piquante(détectableàpartirde1ppm).

C'estunantiseptiqueetundésinfectant.

Ondonne:

1) Onconstitueunesolutionaqueuse(S1)delamanièresuivante:dansunefiolejaugéedeí µ

4

500mLestintroduitunvolumeí µ

a) Déterminerlaconcentrationapportéeenacideacétiquedanslasolution(S1). b) Écrirel'équationchimiquededissolutiondel'acideacétique.Cetteréactionest rigoureusementtotale,àquoilevoit-on? c) Lasolutionainsipréparéepossèdeunetrèslégèreodeurdevinaigre.Expliquerpourquoi. d) Écrirel'équationchimiquedeconstanted'équilibreí µ 3 .Onadmettraqu'ils'agitdelaseule e) MontrerquelerésultatfourniparlepapierpHpermetd'estimerunordredegrandeurde f) Endéduire,parlecalculleplussimplepossible,laconcentrationdetouteslesespècesen

2) Àlasolutionprécédenteestajoutéunvolumeí µ

=100mLd'unesolutiondesoude(de concentrationí µ =1,00molâ‹…L a) Écrireunmodeopératoirepourindiqueràunapprentitechniciencommentpréparerle volumeí µ d'hydroxydedesodiumpuraulaboratoire. b) Quelleestlanouvelleconcentrationapportéed'acideacétiquedanslasolution? c) Quelleestlanatureetlaconcentrationdesionsapportésparl'hydroxydedesodium? d) Écrirel'équationchimiquedelaréactionacido-basiqueentrelasoudeetl'acideacétique. e) Déterminerl'étatfinaldusystème,latransformationchimiqueétantmodéliséepar f) Lasolution(S2)estqualifiéedesolutiontampon.Quellessontlespropriétésd'unetelle solution?

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8

DIAGRAMMEDEDISTRIBUTIONDEL'ACIDECITRIQUE

L'acidecitriquedeformuleC

H 5 O estuntriacide,quel'onnoteraH 0

A.Sondiagrammederépartition

1) Identifierchacunedescourbes.

2) Endéduirelesconstantespí µ

3 etí µ 3

3) Onprépareí µ

4 4 =1,05gd'acide citriquemonohydratéC H 5 O ,H lepHdelasolutionestinférieurà3,1. a) Calculerlaconcentrationapportéeí µ 4 enacidecitrique. b) D'aprèslediagrammededistribution,quellessontlesformesacido-basiquesdel'acide c) Écrirel'équationdelaréactionresponsabledufaitquelasolution(S)soitacide. d) Déterminerparlecalcullaconcentrationdesespècesnonnégligeablesdans(S),leur e) Détermineralorslaconcentrationdesespècesminoritairesetvérifierqu'onavaitbien raisondelesnégliger.

Massesmolairesengâ‹…mol

:H:1,0;C:12,0;O:16,0

1 4

2 3

pH 9

PLUIESACIDES

phénomène.

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Pourmodéliserl'effetdeSO

10 #5 bar. SO SO g ⇄SO aq (1) SO aq +H

O⇄H

SO 0 aq (2) aq ,les thermodynamiqueí µ 0 =1,25: SO g +H

O⇄H

SO 0 aq (3)

1) Tracerlediagrammedeprédominancedesespècesacido-basiquesdusoufreintervenantdansla

solutionaqueuse.

Données:

pí µ =pí µ 3 (H SO 0 /HSO 0 )=1,8;pí µ =pí µ 3 (HSO 0 /SO 0 )=7,2

2) Sachantquelasolutionàl'équilibreestplusacidequel'eaudepluienaturelle,quelleespècedu

3) Endéduirel'équationchimiqueresponsablemajoritairementdel'acidificationdel'eauàpartir

deH SO 0

4) Détermineràpartirdel'équilibre(3)laconcentrationdeH

SO 0

àl'équilibre.CalculeralorslepH

delasolutionaqueuse.

5) Vérifierl'hypothèseformuléeau2).

10

PRÉVISIOND'UNERÉACTION

Onintroduit1,00mmoldesulfured'ammonium

NH

Sdansunefiolejaugéede100mL,eton

solutionhomogène.

Lespí µ

3 =9,2pourlecoupleNH /NH 0 etpí µ

13,0pourlecoupleHS

/S expliquercephénomène? 11

TITRAGED'ACIDESFAIBLESPARUNEBASEFAIBLE

Ontitreí µ

4 concentrationinitialeí µ ,par dpH dD surlemêmegraphique.

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Lepí µ

3 =7,5.

1) Écrirelesréactionssupportdetitrage.S'agit-ildetitragessuccessifsousimultanés?

2) Déterminerí µ

etí µ ainsiquelepí µ 3 =pí µ ducoupleacideformique/formiate.

3) Déterminerlepí µ

3 detitrage.

4) Lacourbedetitrageci-dessusestenfaitissued'unesimulationinformatique.Pourquelleraison

etí µ 12

TITRAGEDESACIDESMALÉIQUEETFUMARIQUE

Lesacidesmaléique(notéMalH

)etfumarique(notéFumH )sontdeuxdiacidescarboxyliques insaturés.

Titragedel'acidemaléiqueseul

deconcentrationí µ 4 inconnueàl'aidede 4 =100mLd'acide

1) Interpréterqualitativementcettecourbeetendéduirelavaleurdelaconcentrationí µ

4

2) Évaluertrèssimplementpí µ

3 (coupleMalH /Mal )àl'aidedecettecourbe.

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3) Ondonne:pí µ

3 =1,8pourlecoupleMalH /MalH .Peut-onretrouvercettevaleurdemanière analogueàcelledepí µ 3"

Titragedel'acidefumariqueseul

estréaliséedanslesmêmes

4) Interprétercettecourbedetitrage.Lesvaleursdespí µ

3 successifsdel'acidefumariquesont: pí µ 3 =3,0etpí µ 3 =4,5. concentrationí µ E etd'acidefumariquedeconcentrationí µ F courbesimuléepH=í µ 4 =50,0mLet

5) Déterminerlesvaleursdesconcentrationsmolairesí µ

E etí µ F enjustifiantlaméthodemiseen oeuvre.

6) Cetteméthodevoussemble-t-elleprécisepourdéterminerexpérimentalementí µ

E etí µ F

Justifier.

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Chapitre3

13

PRÉCIPITATIONDECHLORUREDEPLOMB?

1) í µ

Pb =0,01molâ‹…L etí µ Cl =0,20molâ‹…L

2) í µ

Pb =0,05molâ‹…L etí µ Cl =0,03molâ‹…L

3) í µ

Pb =0,002molâ‹…L etí µ Cl =0,001molâ‹…L G =1,2â‹…10 #H ,déterminerl'étatfinal 14

COMPÉTITIONENTREPRÉCIPITÉS

Enprésenced'ionsiodure,lesionsPb

donnentunprécipitéjauneetlesionsHg unprécipité rouge-orangé. dansuntubeàessaiscontenant

1) Quepeut-onconcluredecettedernièreobservation?Écrirel'équationdelaréaction(R)qui

modéliselephénomène.

2) Ledocumentci-aprèscorrespondàlasimulationdel'ajoutd'unesolutiond'ionsiodureàune

solutionéquimolaireenionsPb etHg ,toutesdeuxà0,100mol⋅L .Lesgraphestracés -log I a) Identifierlesdeuxcourbestracées(biennoterquelescourbes1et2sontstrictement b) Quereprésententlespointsanguleux?EndéduirelesproduitsdesolubilitédePbI et HgI c) Déterminerlaconstanted'équilibredelaréaction(R).

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15

QUELQUESCALCULSDESOLUBILITÉ

1) Calculerlasolubilitéduchlorured'argentetduchloruredeplombdansl'eaupure.

2) Calculerlasolubilitéduchlorured'argentetduchloruredeplombdansunesolutiondechlorure

molâ‹…L

3) Calculerlasolubilitédel'acétated'argentdansunesolutiontamponnéeàpH=10,0etdansune

Données:í µ

G AgCl =1,8â‹…10 #$4 G PbCl =1,2â‹…10 #H pí µ G CH 0 COOAg =2,7;pí µ 3 (CH 0

COOH/CH

0 COO )=4,8 16

LEZINC(II)ENSOLUTIONAQUEUSE

mold'ionsZn négligerlavariationdevolume. d'hydroxydedezincZn OH pH ,oÃ¹í µestlaconcentration totaleenzincdissousdanslasolution.quotesdbs_dbs22.pdfusesText_28

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