1 Suivi de l’évolution d’un système chimique

On veut préparer un sirop très léger de fructose (C6H12 06) Pour cela, on pèse 250 g de fructose que l'on dissout dans 2,0 L d'eau a) Calculer la masse molaire du fructose 6M(C) + 12M(H) + 6M(O) 12 + 1 +6 x 16 = 180 g mol-l b) Donner le protocole pour réaliser cette dilution : (voir cours) c) Quelle est la concentration en fructose de la

K° - WordPresscom

4 En notant MS la masse molaire du saccharose et MFG la masse molaire du fructose ou du glucose (elles sont égales), donner les relations entre les concentrations ci exprimées en mol L-1 et les C i en g L-1 5 En notant: α o le pouvoir rotatoire initial de la solution, α t, sa valeur à l’instant t et α ∞, au bout

Sujet du bac S Physique-Chimie Obligatoire 2017 - Polynésie

Saccharose D-glucose D-fructose Eau Masse molaire 342 g mol-1 180 g mol-1 180 g mol-1 18 g mol-1 Représentation topologique Masse volumique de l’eau : ρ = 1,0 g mL-1 ; Solubilité du saccharose dans l’eau à 20° C : 2,0 kg L-1 environ 1 1 Molécules de glucose et de fructose 1 1 1

DES ÉCOLES DES MINES D’ALBI, ALÈS, DOUAI, NANTES Épreuve

On appelle MS la masse molaire du saccharose et MFG la masse molaire du fructose ou du glucose (elles sont égales) Donner les relations entre les concentrations ci exprimées en mol L-1 et les C i en g L-1 Q21 On appelle : αo le pouvoir rotatoire initial de la solution, αt, sa valeur à l’instant t et

Données : M(H) = lg/mol ; M(C) = 12g/mol ; M(O) = 16g/mol ; M

J eau Quelle est la concentration molaire du saccharose ? Exercice 3 : tcpour prévenir la déshydratation, on peut effectuer des injections de solution aqueuse de fructose de formule C H O De telles solutions sont obtenues en dissolvant une masse m = 25,0g de 6 12 6 frùctose pour obtenir un volume V = 500mL de solution,

1 Suivi de l’évolution d’un système chimique

Exercice 6 : Déterminer une concentration molaire Pour prévenir de la déshydratation, on peut effectuer des injections de solutions aqueuse de fructose de formule C6H12O6 De telles solutions sont obtenues en dissolvant une masse de 25,0g de fructose pour obtenir 500mL de solution 1 Déterminer la quantité de fructose correspondante 2

TS Devoir surveillé N°6 lundi 30/04/2017

saccharose est hydrolysé en fructose et glucose Le nectar se transforme ainsi en miel D’après le site www insectes Données : Espèce chimique Saccharose D-glucose D-fructose Eau Masse molaire 342 g mol-1 180 g mol-1 180 g mol-1 18,0g mol-1 Masse volumiue de l’eau : ρ = 1,0 g mL-1;

13 Cobalt - AlloSchool

Question 1 : Calculer la masse molaire moléculaire de l’iso-prène Question 2 : Quelle quantité de matière d’isoprène y a-t-il dans6800gdecaoutchouc naturel? Question 3 : Une macromolécule de caoutchouc naturel a pour masse molaire M = 204 000 g mol¡1 Déterminer le nombre y de molécules d’isoprène constituant la chaîne de

Thème Sport Evaluation n°6 de Sciences Physiques

4 Calculer la concentration molaire, notée C2, en fructose dans la boisson énergétique Les citrons sont utilisés pour le goût et pour l'apport en vitamine C, espèce chimique de formule C6H8O6 et de masse molaire égale à 176 g/mol La concentration en vitamine C du jus de citron est C3=2,84x10-3 mol/L 5

[PDF] tableau d'effectif et de frequence

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[PDF] un tir de mine a été effectué dans une carrière correction

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1

Suivi de l'évolution d'un système chimique

I. Description d'un système chimique

I.1 Calculs de quantité de matière

1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

2 Exercice 1 : Déterminer masses et quantités de matière

1. Compléter le tableau suivant :

NomFormuleM (g/mol)m (g)n (mol)

diazote5,6 dichlorométhaneCH2Cl20,31

HCl5,6

Dioxyde d'azoteNO20,31

2. Répondre aux questions suivantes en utilisant les résultats du tableau :

•Des échantillons de masses égales contiennent-ils la même quantité de matière ?

•Des échantillons différents de même quantité de matière ont-ils la même masse ?

Exercice 2 : Utiliser des masses volumiques

Lors de la synthèse de l'acétate de linalyle on utilise 5,0mL de linalol et 10,0mL

d'anhydride acétique. En utilisant les données du tableau suivant, déterminer les masses, puis

les quantités de matière des deux réactifs utilisés.

Espèce chimiqueFormuleMasse volumique (g/mL)

LinalolC10H18O0,86

Anhydride acétiqueC4H6O31,08

Exercice 3 : Degré alcoolique

L'éthanol C2H6O est obtenu par fermentation alcoolique des jus de raisin. Par définition, un vin de 13,5° alcoolique contient 13,5mL d'éthanol dans 100mL de vin.

1. Calculer la masse m d'éthanol dans 100mL de vin de 13,5°

2. Calculer la quantité de matière correspondante.

Donnée : La masse volumique de l'éthanol est 0,79kg/L

Exercice 4 : Gaz de ville

Le butane est un gaz de formule brute C4H10. Un bouteille de butane contient 13kg de butane. Calculer la quantité de matière de butane contenu dans la bouteille puis le volume correspond si le liquide de la bouteille se vaporise dans l'air. Donnée : Dans les conditions de l'expérience la volume molaire d'un gaz est de 22,4L/mol. Exercice 5 : Utiliser une concentration molaire Un adolescent doit absorber 75mg de vitamine C (acide ascorbique : C6H8O6) par jour.

1. Quelle est la quantité de vitamine C correspondante ?

2. Un jus de fruit contient de la vitamine C à la concentration molaire de 2,3mmol/L. Quel

volume de jus de fruit un adolescent doit-il boire dans la journée pour absorber sa quantité quotidienne de vitamine C ?

1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

3 Exercice 6 : Déterminer une concentration molaire Pour prévenir de la déshydratation, on peut effectuer des injections de solutions aqueuse de fructose de formule C6H12O6. De telles solutions sont obtenues en dissolvant une masse de

25,0g de fructose pour obtenir 500mL de solution.

1. Déterminer la quantité de fructose correspondante.

2. En déduire la concentration molaire en fructose de cette solution.

Exercice 7 : Bouh le vilain Cola

Les boissons au cola contiennent de l'acide phosphorique, de formule brute H3PO4. Leur concentration molaire en acide phosphorique est de l'ordre de 1,5mmol/L. Quelle est leur concentration massique en acide phosphorique ?

Exercice 8 : Un peu de café

Le café contient, entre autres constituants, de la caféine de formule C8H10N4O2.

La concentration en caféine est voisine de :

•t=2,0g/L pour un café classique •c'=0,30mmol/L pour un café décaféiné

1. Quelle est la concentration molaire en caféine d'un café classique ?

2. Déterminer la quantité de caféine apportée par une tasse de café classique et celle

apportée par une tasse de décaféiné. (Volume dune tasse:25mL)

I.2. Préparation d'une solution

I.2.a. Par dissolution

Pour préparer une solution par dissolution on doit connaître la masse m de soluté à dissoudre dans le solvant.

•On calcule la quantité de matière de soluté à dissoudre n=C∗V•On en déduit la masse de soluté à prélever

m=n∗MOn peut aussi utiliser directement

m=C∗V∗M1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

4 Exercice 9 : Préparer une solution de phénolphtaléine La phénolphtaléine est un indicateur coloré acido-basique de formule C20H14O4. Elle est utilisée en solution dans l'éthanol à la concentration c=1,3∗10-3mol/L

1. Quel est le solvant de cette solution ?

2. Quelle quantité de phénolphtaléine doit être utilisé pour préparer 250mL de solution

alcoolique ?

3. Quelle est la masse de phénolphtaléine correspondante ?

4. Décrire soigneusement la préparation de cette solution

I.2.b. Par dilution

Lors d'une dilution, il y a égalité de quantité de matière entre le volume prélevé V₀

de solution mère de concentration C₀ et la solution fille de volume V₁ de concentration C₁. C'est à dire que l'on peut écrire : n₀=n₁ puisC₀∗V₀=C₁∗V₁ et donc le volume de solution mère à prélever est V ₀=C₁∗V₁C ₀Exercice 10: Solution de sulfate de cuivre On prélève un volumeV₀=20,0mLd'une solution aqueuse de sulfate de cuivre (II) de concentration C₀=5,0∗10-

2mol/L. Ce volume est introduit dans une fiole jaugée de

500mL, on complète puis on homogénéise.

1. Comment prélève-t-on le volume V₀ ?

2. Définir puis calculer le facteur de dilution

3. Quelle est la concentration c de la solution obtenue ?

1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

II. Evolution d'un système chimique

II.1. Un exemple de réaction: les réactions d'oxydo-réduction

II.1.a. Réactions de transferts d'électrons

Les réactions chimiques peuvent être regroupées par catégories. Deux de ces catégories sont étudiées au lycée: •Les réactions acido-basiques •Les réactions d'oxydoréductions

Les oxydoréductions sont les réactions qui sont modélisées par un échange d'électrons

entre les réactifs : L'espèce pouvant fournir des électrons lors de l'échange est appelée réducteur. L'espèce pouvant gagner des électrons lors de l'échange est appelée oxydant. II.1.b. Bilan d'une réaction d'oxydoréduction Pour écrire l'équation-bilan d'une réaction d'oxydoréduction, il faut : •Identifier les réactifs •Identifier les couples Ox/ Red auxquels ils appartiennent •Vérifier que l'on dispose bien du réducteur de l'un des couples et de l'oxydant de l'autre couple (il faut absolument un donneur et un accepteur pour qu'un

échange puisse se produire)

•Écrire les demi-équations rédox (cela permet de connaître le nombre d'électrons susceptible d'être gagné/perdu et d'ajuster la stoechiométrie pour qu'ils correspondent) •Écrire le bilan comme combinaison des deux demi-équations Par exemple si on cherche le bilan de la réaction entre Mn2+ du couple MnO4-/Mn2+ et

Cu2+ du couple Cu2+/Cu

1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

6 On écrit les demi-équations. Pour cela à partir des deux couples on ajustera dans l'ordre la stoechiométrie de : •L'élément subissant la réaction •L'oxygène en ajoutant des molécules d'eau (solution aqueuse) •L'hydrogène en ajoutant des ions H+ (solution acide) •Les charges en ajoutant les électrons

Mn2+ + 4H2O =MnO4- + 8H+ +5e-

Cu2+ +2e- = Cu

Ces demi-équations nous indiquent que le manganèse est capable de libérer 5 e- et que le cuivre (II) est capable d'en gagner 2. On ne peut avoir d'électrons libres en solutions aqueuse, on doit donc ajuster la stoechiométrie de ces équations pour que les nombre d'électrons gagnés/libérés correspondent.

2 Mn2+ + 8 H2O =2 MnO4- + 16 H+ +10 e-

5 Cu2+ +10 e- = 5 Cu

L'équation bilan est :2 Mn2+ + 8 H2O +5 Cu2+ =2 MnO4- + 5 Cu + 16 H+ Exercice 11 : Bilan de réactions d'oxydoréductions On considère les couples SO42-/SO2 et CO2/H2C2O4

1.Établir les demi-équations rédox des deux couples proposés

2. Parmi les 4 espèces proposées, indiquez-en deux susceptible de réagir ensemble et écrire

le bilan de cette réaction

II.2. Évolution d'un système chimique

II.2.a. Évolution des quantités de matières dans le système Au cours d'une réaction chimique les quantités de matière des éléments du système évoluent différemment : •Les réactifs voient leurs quantités diminuer •Les produits voient leurs quantités augmenter •Les spectateurs voient leur quantités rester constante

1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

7 NB : Utilité d'un spectateur dans une réaction. Bien souvent ils sont là pour assurer l'électro neutralité de la solution. Par exemple lorsque j'utilise l'ion permanganate dans un réaction d'oxydoréduction je dois passer par une solution de permanganate de potassium K+(aq)+MnO4- (aq) et les ions potassiums se retrouvent spectateurs de la réaction.

II.2.b. Stoechiométrie d'une réaction

Reprenons la réaction de l'exemple précédent dont l'équation bilan est :

2 Mn2+ + 8 H2O +5 Cu2+ =2 MnO4- + 5 Cu + 16 H+

Que signifie les coefficients situés devant chacun des constituants du système ? Ce sont des coefficients dits " stoechiométriques » qui indiquent dans quelles proportions vont réagir chacun des réactifs et dans quelles proportions ils vont former des produits. Concrètement ici, cela signifie que deux ions vont Mn2+ réagir avec cinq ions Cu2+ et que cette réaction permettra la formation de deux ions MnO4- et de cinq atomes de Cu.

II.2.c. Avancement d'une réaction

L'avancement d'une réaction, noté x est égal au nombre de fois où la réaction se produit, exprimé en mol. Il passe de 0 dans l'état initial à xf dans l'état final. Lorsque l'avancement vaut x (une valeur intermédiaire situé en 0 etxf), cela signifie que les quantité de matière des constituants du système ont évoluées selon : •Disparition de 2x mol de Mn2+ •Disparition de 5x mol de Cu2+ •Formation de 2x mol de MnO4- •Formation de 5x mol de Cu

1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

II.2.d. Évolution d'un système chimique

Pour résumer l'évolution du système on peut utiliser un tableau d'avancement, dans lequel on indiquera les quantités de matière en fonction de l'avancement de la réaction. Généralement on choisit 3 avancements différents: •l'état initial, pour lequel x=0 •l'état intermédiaire, pour lequel x vaut... x •l'état final pour lequelx=xf2 Mn2+ 5 Cu2+ 16 H2O2 MnO4-5 Cu 16 H+ x=0État initial n0 n1 excès00excès xÉtat intermédiairen0-2x n1-5xexcès2x5xexcès x=xfÉtat finaln0 -2xfn1-5xfexcès2xf5xfexcès Exercice 12 :Établir un tableau d'avancement

1. On considère la réaction de combustion du butane C4H10 dans le dioxygène de l'air, formant

de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone.

1.a. Écrire l'équation de la réaction combustion

1.b. Établir un tableau d'avancement dans lequel on notera n la quantité initiale de butane

2. On considère la réaction d'oxydoréduction ayant lieu entre les ions hypochlorite ClO- et les

ions fer (II) des couples ClO-/Cl2 et Fe3+/Fe2+

2.a. Écrire l'équation de la réaction rédox ayant lieu

2.b. Établir un tableau d'avancement dans lequel on notera n₁ la quantité initiale de

d'hypochlorite et n₂ la quantité d'ions Fe2+ II.3. Composition du système dans l'état final

II.3.a. Pour une transformation totale

On appelle transformation totale une transformation qui évolue jusqu'à ce que l'un

des réactifs soit totalement épuisé. Ce réactif est alors appelé réactif limitant et

l'avancement final est dans ce cas qualifié d'avancement maximal. Si on reprend l'exemple précédent, avec une composition initiale du système qui est : •n₀=0,8mol

n₁=0,4mol1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

On obtient le tableau d'avancement suivant :

2 Mn2+ 5 Cu2+ 8 H2O2 MnO4-5 Cu 16 H+

x=0État initial0,80,4 excès00excès xÉtat intermédiaire0,8-2x

0,4-5xexcès2x5xexcès

x=xfÉtat final0,8-2 xf0,4-5xfexcès2xf5xfexcès Si la réaction peut être considérée comme totale, cela signifie que l'un au moins des réactifs va disparaître totalement lorsque l'avancement aura atteint la valeur de l'avancement maximal. Pour connaître cette valeur de l'avancement maximal, on formule plusieurs hypothèses :

•Hypothèse 1 : le manganèse est le réactif limitant. Dans ce cas cela signifie que

lorsque l'avancement maximal est atteint, il n'y a plus manganèse. Ou encore que

0,8-2xmax=0. Si cette hypothèse est vérifiée, cela signifie que

xmax=0,4mol •Hypothèse 2 : Le cuivre (II) est le réactif limitant. Dans ce cas, cela signifie que lorsque l'avancement maximal est atteint il n'y a plus de cuivre (II) dans le système. Ou encore que

0,4-5xmax=0. Si cette hypothèse est vérifiée cela

signifie que x max=0,08mol En comparant les résultats des deux hypothèses on constate que le cuivre (II) sera épuisé avant le manganèse. C'est donc lui le réactif limitant et on peut établir la composition final du système à partir de xmax=0,08mol

2 Mn2+ 5 Cu2+ 16 H2O2 MnO4-5 Cu 16 H+

x=0État initial0,80,4 excès00excès xÉtat intermédiaire0,8-2 x0,4-5xexcès2x5xexcès x =xmaxÉtat final0,640excès0,160,40excès

Exercice 13 : Combustion du gaz de ville

On considère que la réaction de combustion d'une bouteille de 13kg de propane C3H8 dans l'air comme étant totale.

1. Écrire l'équation de cette réaction

1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

2. Calculer la quantité de matière de propane contenu dans cette bouteille

3. Dresser un tableau d'avancement

4. Déterminer la quantité de matière de dioxyde de carbone et d'eau formé par cette

réaction

5. En déduire la masse d'eau formée puis le volume de dioxyde de carbone dégagé lors de

cette combustion

Exercice 14 : Oxydation d'un alcool

L'oxydation de l'éthanol C2H6O peut être réalisée grâce à l'ion permanganate MnO4-.

1. Connaissant les couples C2H4O2 /C2H6O et MnO4-/Mn2+, écrire l'équation de la réaction

d'oxydation de l'éthanol.

2. Dans le mélange réactionnel on a initialement introduit 5mL d'éthanol ( de masse volumique

789 kg/m³) et 20mL d'un solution de permanganate de potassium de concentration 0,5mol/L.

2.a. Déterminer les quantités de matière initialement introduites dans le système

2.b. Dresser un tableau d'avancement

2.c. En supposant que la réaction est totale, déterminer le réactif limitant et en déduire la

valeur de l'avancement maximal

2.d. Donner la composition finale d'un tel système

II.3.b. Pour un mélange stoechiométrique

Un mélange est stoechiométrique si tous les réactifs ont été introduits dans les proportions stoechiométriques, c'est à dire dans les proportions indiquées par l'équation de réaction. Dans cette configuration tous les réactifs sont limitants. Exercice 15 : En reprenant la réaction de l'exercice précédent.

1. En conservant la quantité initiale d'éthanol déterminer la quantité de permanganate qu'il

aurait fallu introduire pour être dans les proportions stoechiométriques

2.En conservant la quantité initiale de permanganate déterminer la quantité d'éthanol qu'il

aurait fallu introduire pour être dans les proportions stoechiométriques

II.3.c. Pour une transformation non-totale

Dans l'état final d'une réaction non totale, le réactif limitant n'est pas consommé entièrement. Le système est composé des réactifs restant et des produits formés. La connaissance d'une de leurs quantités de matière finales et des quantités de matière initiales permettra tout de même de connaître la composition finale du système

1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

Exercice 16 : Synthèse de l'ammoniac

On considère la formation de l'ammoniac selon la réaction : N2(g) +3 H2(g) 2 NH斖效斖↲斖效斖3 (g).

Pour cela les quantités initialement introduites en diazote et en dihydrogène sont respectivement de 2 et 6 mol.

1. Établir un tableau d'avancement pour cette réaction.

2. Sachant que le volume d'ammoniac formé est de 75L à l'état final (dans des conditions où le

volume molaire est de 22,4L/mol), déterminer la valeur de xf

3. Déterminer la composition finale du système.

1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

III. Dosages colorimétriques

III.1. Dosage par étalonnage colorimétrique

III.1.a. Absorbance

Un spectrophotomètre UV-visible est constitué de: - une source de lumière blanche - un monochromateur permettant de sélectionner une radiation monochromatique de longueur d'onde précise (sur le schéma la longueur d'onde vaut 551 nm) - un séparateur de faisceau. En sortie du séparateur, un faisceau traverse la cuve contenant le solvant (généralement de l'eau distillée), un second faisceau traverse la solution à analyser. - la comparaison des 2 faisceaux d'intensités respectives I (la solution) et Io (le solvant) permet de calculer l'absorbance A de l'échantillon grâce à la relation :

A=-logI

I0 L'absorbance A mesure la capacité d'une solution à absorber la lumière à une longueur d'onde donnée.

III.1.b. Couleur de la solution

Un balayage de la solutions par toutes les longueurs d'ondes du visible permet de retrouver la couleur de la solution. En effet en regardant le cercle chromatique, couleur absorbée et couleur de la solution sont complémentaires (et diamétralement opposées sur le cercle). À partir de ces 3 documents on peut en déduirela couleur de la solution dont le spectre a été établi, quelle est-elle ?

1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

III.1.c Loi de Beer-Lambert

Expérimentalement on observe que l'absorbance est liée à la concentration de la solution. On réalise alors une expérience pour valider cette dépendance. A partir de l'éosine, solution colorée de couleur rouge que l'on peut trouver en pharmacie, on réalise 5 solutions de concentrations différentes (par dilution successive d'une solution mère). La solution mère (la plus concentrée) est utilisée pour obtenir un spectre d'absorbance en fonction de la longueur d'onde, on obtient le spectre suivant : Allure du graphe de l'absorbance A d'une solution d'éosine de concentration massique Cm,0=0,500g/L en fonction des longueurs d'onde de la radiation. Pour la suite de l'expérience on choisira de travailler à une longueur d'onde de 450 nm, pour avoir une meilleur précision de la mesure. En effet en se plaçant à

λmax on

utilise la valeur maximale de A et l'erreur relativeΔA

A est abaissée. Les mesures

d'absorbances obtenues sont consignées dans le tableau suivant L'expérience confirme l'observation préalable selon laquelle l'absorbance dépend de la concentration. On constate que l'absorbance augmente avec la concentration, la première idée est de tracer A=f(c) pour tester la proportionnalité entre ces deux grandeurs. On obtient la courbe donnée page suivante. Il s'agit d'une droite passant par l'origine du repère ce qui confirme expérimentalement la proportionnalité entre les deux grandeurs. Cette relation est appelée loi de Beer-Lambert et s'écrit A=kC où k est une constante de proportionnalité dont la valeur ( et même l'unité) dépendent des conditions expérimentales.

1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

14 La courbe obtenue peut servir de droite d'étalonnage. En effet, il suffit de mesurer la valeur de l'absorbance d'une solution d'éosine de concentration inconnue pour le trouver grâce à cette droite.

III.1.d. Principe d'un dosage par étalonnage

1.Réaliser une échelle de teinte de concentrations connues, contenant le même

soluté que la solution à analyser.

2.Pour chaque concentration c de l'échelle de teinte, mesurer l'absorbance A de la

solution à une longueur d'onde où l'espèce colorée a l'absorbance la plus élevée.

3.Tracer A en fonction de c : c'est la courbe d'étalonnage, une droite passant par

l'origine si la loi de Beer-Lambert est vérifiée

4.Mesurer l'absorbance de la solution à analyser et utiliser la courbe d'étalonnage

pour en déduire sa concentration.

III.2. Dosage par titrage

Un titrage, ou dosage par titrage, consiste à déterminer, à l'aide d'une réaction, la concentration d'une espèce chimique dans une solution ou sa quantité de matière dans un certain volume de solution.

III.2.a. Définitions et vocabulaire

•La solution à analyser est nommée solution titrée. Elle contient l'espèce chimique dont on veut déterminer la concentration ou la quantité de matière, nommée espèce titrée ou réactif titrée.

1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

15 •Cette espèce va réagir avec une autre espèce chimique, nommée espèce titrante ou réactif titrant, présente dans une solution titrante, dont on connaît parfaitement la concentration. •La mise en présence du réactif titrant et du réactif titré donne lieu à la réaction support du titrage, qui doit être totale et rapide.

III.2.b. Équivalence d'un titrage

L'équivalence peut être définie de deux manières : iLe moment où tous les réactifs ont été introduits dans les proportions stoechiométriques, iLe moment où on a un changement de réactif limitant.

III.2.c. Repérage de l'équivalence

Nous nous intéresserons cette année uniquement au cas où l'équivalence peut être repérée par un changement de couleur du milieu réactionnel. Cela se résume pour le moment à deux cas : •Cas où le réactif titré est la seule espèce chimique colorée ; Dans ce cas la couleur disparaît totalement au moment de l'équivalence. •Cas où le réactif titrant est la seule espèce chimique colorée ; Dans ce cas la couleur apparaît au moment de l'équivalence.

III.2.d. Et concrètement ?

Considérons le titrage des ions cuivre(II) ( réactif titré, quantité de matière n₁

inconnue) par l'ion manganèse (réactif titrant quantité de matière n₀ connue). L'équation support du titrage nous permet d'établir un tableau d'avancement :

1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

2 Mn2+ 5 Cu2+ 8 H2O2 MnO4-5 Cu 16 H+

x=0État initialn0n1 excès00excès xÉtat intermédiairen0-2xn1-5xexcès2x5 xexcès x=xmaxÉtat maximaln

D'après la définition, l'équivalence est le moment où tous les réactifs ont étés

introduits dans les proportions stoechiométriques. Cela signifie que d'une part n ₀-2xmax=0 mais aussi que n1-5xmax=0.

Et donc que x

max=n₀

2=n₁

5, enfin n1=5n0 2 Ainsi à partir de la quantité de matière du réactif titrant et des coefficients

stoechiométriques on calcule très simplement la quantité de matière du réactif titré

Exercice 17 : Deux antiseptiques (d'après BAC 2005, Nouvelle-Calédonie) Le Lugol et l'eau oxygénée sont deux antiseptiques couramment utilisés. Les indications portées sur deux flacons de solutions commerciales contenant chacun un de ces antiseptiques sont données dans le tableau ci-dessous. Lugol (solution S0)eau oxygénée (solution S1) Composition : iodine solution (eau iodée)Composition : eau oxygénée stabilisée.

Titre : 10 volumes.

Solution pour application locale.

Usage externe.

1. Courbe d'étalonnage du spectrophotomètre

On dispose de six solutions aqueuses de diiode de concentrations molaires apportées différentes. La mesure de l'absorbance A de chaque solution a été réalisée avec un spectrophotomètre UV-visible réglé à la longueur d'onde λ= 500 nm. Le spectrophotomètre utilisé admet une gamme de mesures pour l'absorbance de A0 = 0 à

Amax = 2,00.

Parmi les espèces chimiques présentes le diiode est la seule espèce qui absorbe à 500 nm. Les

résultats obtenus permettent de tracer la courbe d'étalonnage de la Figure 1.

1.1. Justifier, à partir de la courbe d'étalonnage, que les grandeurs portées sur le graphe

sont liées par une relation de la forme A = k[I2]. Donner le nom de cette relation.

1.2. On note [I2]max la concentration molaire apportée en diiode au-delà de laquelle

l'absorbance d'une solution de diiode n'est pas mesurable par le spectrophotomètre utilisé ici.

1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

17 Déterminer graphiquement la valeur de [I2]max en faisant clairement apparaître la méthode utilisée sur la Figure 1.

2. Titre du Lugol

Pour déterminer le titre en diiode du Lugol, il est ici nécessaire de diluer dix fois la solution

commerciale S0. La solution obtenue est notée S0'. Le matériel mis à disposition est le suivant : - béchers 50 mL, 100 mL, 250 mL ; - pipettes jaugées 5,0 mL, 10,0 mL, 20,0 mL ; - éprouvettes graduées 10 mL, 20 mL, 100 mL ; - fioles jaugées 100,0 mL, 250,0 mL, 500,0 mL.

2.1. Choisir, sans justification, le matériel nécessaire pour préparer S0'.

2.2. Sans modifier les réglages du spectrophotomètre, on mesure l'absorbance de la solution

S0' : '0SA= 1,00.

2.2.1. Déterminer graphiquement sur la Figure 1 la concentration molaire apportée en

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[PDF] 1 Suivi de l’évolution d’un système chimique

Suivi de l'évolution d'un système chimique

I. Description d'un système chimique

I.1 Calculs de quantité de matière

1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

1. Compléter le tableau suivant :

NomFormuleM (g/mol)m (g)n (mol)

HCl5,6

Dioxyde d'azoteNO20,31

2. Répondre aux questions suivantes en utilisant les résultats du tableau :

Exercice 2 : Utiliser des masses volumiques

Espèce chimiqueFormuleMasse volumique (g/mL)

LinalolC10H18O0,86

Anhydride acétiqueC4H6O31,08

Exercice 3 : Degré alcoolique

1. Calculer la masse m d'éthanol dans 100mL de vin de 13,5°

2. Calculer la quantité de matière correspondante.

Exercice 4 : Gaz de ville

1. Quelle est la quantité de vitamine C correspondante ?

2. Un jus de fruit contient de la vitamine C à la concentration molaire de 2,3mmol/L. Quel

1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

25,0g de fructose pour obtenir 500mL de solution.

1. Déterminer la quantité de fructose correspondante.

2. En déduire la concentration molaire en fructose de cette solution.

Exercice 7 : Bouh le vilain Cola

Exercice 8 : Un peu de café

La concentration en caféine est voisine de :

1. Quelle est la concentration molaire en caféine d'un café classique ?

2. Déterminer la quantité de caféine apportée par une tasse de café classique et celle

I.2. Préparation d'une solution

I.2.a. Par dissolution

1. Quel est le solvant de cette solution ?

2. Quelle quantité de phénolphtaléine doit être utilisé pour préparer 250mL de solution

3. Quelle est la masse de phénolphtaléine correspondante ?

4. Décrire soigneusement la préparation de cette solution

I.2.b. Par dilution

2mol/L. Ce volume est introduit dans une fiole jaugée de

500mL, on complète puis on homogénéise.

1. Comment prélève-t-on le volume V₀ ?

2. Définir puis calculer le facteur de dilution

3. Quelle est la concentration c de la solution obtenue ?

1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

II. Evolution d'un système chimique

II.1.a. Réactions de transferts d'électrons

échange puisse se produire)

Cu2+ du couple Cu2+/Cu

1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

Mn2+ + 4H2O =MnO4- + 8H+ +5e-

Cu2+ +2e- = Cu

2 Mn2+ + 8 H2O =2 MnO4- + 16 H+ +10 e-

5 Cu2+ +10 e- = 5 Cu

1.Établir les demi-équations rédox des deux couples proposés

2. Parmi les 4 espèces proposées, indiquez-en deux susceptible de réagir ensemble et écrire

II.2. Évolution d'un système chimique

1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

II.2.b. Stoechiométrie d'une réaction

2 Mn2+ + 8 H2O +5 Cu2+ =2 MnO4- + 5 Cu + 16 H+

II.2.c. Avancement d'une réaction

1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

II.2.d. Évolution d'un système chimique

1. On considère la réaction de combustion du butane C4H10 dans le dioxygène de l'air, formant

1.a. Écrire l'équation de la réaction combustion

1.b. Établir un tableau d'avancement dans lequel on notera n la quantité initiale de butane

2. On considère la réaction d'oxydoréduction ayant lieu entre les ions hypochlorite ClO- et les

2.a. Écrire l'équation de la réaction rédox ayant lieu

2.b. Établir un tableau d'avancement dans lequel on notera n₁ la quantité initiale de

II.3.a. Pour une transformation totale

On obtient le tableau d'avancement suivant :

2 Mn2+ 5 Cu2+ 8 H2O2 MnO4-5 Cu 16 H+

0,4-5xexcès2x5xexcès

0,8-2xmax=0. Si cette hypothèse est vérifiée, cela signifie que

0,4-5xmax=0. Si cette hypothèse est vérifiée cela

2 Mn2+ 5 Cu2+ 16 H2O2 MnO4-5 Cu 16 H+

Exercice 13 : Combustion du gaz de ville

1. Écrire l'équation de cette réaction

1°Générale_ Spé physique-chimie_Thème 1 : Constitution et transformation de la matière

2. Calculer la quantité de matière de propane contenu dans cette bouteille

3. Dresser un tableau d'avancement

4. Déterminer la quantité de matière de dioxyde de carbone et d'eau formé par cette

5. En déduire la masse d'eau formée puis le volume de dioxyde de carbone dégagé lors de