Documents de Physique-Chimie – M. MORIN 1

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DM 5 : Révision de Chimie. Avancement d’une transformation chimique-Concentration…
I.
Réaction avec l’acide sulfurique.
De l’acide sulfurique de formule H2SO4, en excès, concentré et à chaud, est mélangé avec de la poudre de carbone
C. Il se forme du dioxyde de carbone gazeux CO2, du dioxyde soufre gazeux SO2 et de l’eau H2O liquide.
1.
2.
Ecrire l’équation-bilan modélisant cette transformation chimique.
La réaction s’effectue en prenant 3,60 g de carbone.
a. Faire le bilan de matière en complétant le tableau ci-dessous. Feuille à rendre avec votre copie.
b. Quel volume de dioxyde de carbone et de dioxyde de soufre obtient-on ?
c. Quel volume d’eau obtient-on ?
Données :
-1
Volume molaire dans ces conditions expérimentales VM = 24,0 L.mol .
-1
Masse volumique de l’eau  = 1,00 g.mL .
-1
Masse molaire en g.mol :
H : 1,00
C : 12,0
O : 16,0
S : 32
Equation
Etat initial (mol)
II.
Avancement
x=0
En cours (mol)
x
Etat final (mol)
xmax =
n1
n2
n3
n4
n5
Comment absorber l’humidité ?
L’absorbeur d’humidité chimique permet de diminuer l’humidité liée à la condensation dans les habitations.
Un sachet contenant une masse m = 1,20 kg de chlorure de calcium anhydre CaCl2(s) est placé dans une cuve pour
absorber l’eau.
Lorsque que tout le solide est dissous, le volume V de la solution obtenue dans la cuve est V = 1,50 L.
Compléter l’équation de dissolution dans l’eau :
1.
2.
Etat initial
(mol)
En cours
(mol)
Etat final
(mol)
4.
H2O
………. + ………..
Calculer la quantité de matière n de chlorure de calcium dans le sachet utilisé.
Faire le bilan de matière dans l’état final en complétant le tableau d’évolution suivant :
Equation
3.
CaCl2(s)
Avancement
x=0
CaCl2
n1
(s)
n2
0
n3
0
x
xmax =
En déduire les concentrations des ions formés dans la solution obtenue.
+
Les concentrations seront notées entre crochet ex : [Na ]
Cette solution est-elle neutre électriquement ?
Données : Masse molaire
M(Ca) = 40,1 g.mol
-1
M(Cl) = 35,5 g.mol
-1
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2
III.
Etude de de composés ioniques.
A. Solution aqueuse de fluorure de baryum.
La solubilité d’un composé ionique est égale à la concentration molaire en soluté de sa solution saturée. Dans le cas du fluorure
-3
-1
de baryum, cette solubilité vaut s = 6,4 × 10 mol.L dans l’eau à 25°C.
1. Ecrire l’équation de dissolution du fluorure de baryum dans l’eau.
2. Quelle propriété de l’eau permet la dissolution du cristal ionique ?
3. Calculer m, la masse maximale de fluorure de baryum que l’on peut dissoudre pour obtenir 2,00 L de solution aqueuse
de fluorure de baryum à 25°C.
-1
-1
Données : masses molaires atomiques : Ba : 137,3 g.mol . F : 19,0 g.mol
4. Calculer la concentration des ions en solution dans cette solution saturée.
B. Précipitation du sulfate de baryum.
Dans un bécher contenant un volume V1 = 50 mL d’une solution de fluorure de baryum de concentration molaire en soluté Cf =
-5
-1
2+
5,20 × 10 mol.L , on ajoute un volume V2 = 20 mL de solution de sulfate de cuivre II, contenant les ions cuivre II Cu et les ions
-1
sulfate de concentration molaire en soluté C2 = 0,10 mol.L . Il se forme un précipité de sulfate de baryum.
1. Ecrire l’équation associée à la réaction.
2. Dresser le tableau d’avancement de la réaction en indiquant le réactif limitant et la quantité de matière de sulfate de
baryum formé. (Voir feuille annexe).
3. Calculer les concentrations en ions fluorure, cuivre(II) et sulfate dans le bécher après la précipitation.
C.
L’acide fluorhydrique.
1.
2.
3.
Quels sont les couples acido-basiques mis en jeu lors de la réaction entre l’acide fluorhydrique HF (aq) et l’eau.
Ecrire l’équation de cette transformation.
Que peut-on dire de la liaison entre l’atome d’hydrogène et l’atome de fluor dans la molécule de fluorure
d’hydrogène ?
D. Réaction d’oxydo-réduction en présence d’acide sulfurique.
L’acide sulfurique est utilisé afin de permettre la réalisation de réaction d’oxydo-réduction.
1.
2.
3.
4.
On dispose de dichromate de potassium de formule K2Cr2O7.
2Sa dissolution dans l’eau fait apparaître des ions dichromate Cr 2O7 et des ions potassium.
23+
Le couple oxydant-réducteur mis en jeu est : Cr2O7 / Cr .
Ecrire la demi-équation de ce couple.
On dispose également d’une solution de fer III.
3+
2+
Le couple oxydant-réducteur mis en jeu est : Fe / Fe
Ecrire la demi-équation de ce couple.
On mélange une solution de dichromate de potassium avec une solution de sulfate de fer II en milieu acide.
Ecrire l’équation-bilan de la réaction d’oxydoréduction qui a lieu.
Indiquer quels sont les espèces oxydantes et réductrices dans cette transformation.
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IV.
-2
-1
Préparation de 100 mL d’une solution aqueuse d’acide sulfurique de concentration C = 1,0 × 10 mol.L .
Document 1 : Etiquette de la bouteille d’acide sulfurique.
Document 2 : Liste de la verrerie disponible.
- Bécher de 100 mL
- Fioles jaugées de 100 mL, de 1 L.
- pipettes jaugées de 1 mL, 5 mL, de 10 mL et de 20 mL.
- pipettes graduées de 5 mL, de 10 mL.
- poire à pipeter.
1.
Quelle est la signification du pictogramme présent sur la bouteille ? Quelles sont les précautions à prendre lors de
l’utilisation de ce produit ?
2.
Montrer que la quantité de matière (mol) en acide sulfurique présente dans la bouteille d’un litre d’acide sulfurique est
-1
égale à n = 17,9 mol, soit une concentration molaire volumique C0 = 17,9 mol.L .
3.
Montrer que l’on ne peut pas préparer en une seule étape de dilution, 100 mL d’une solution aqueuse d’acide
-2
-1
sulfurique de concentration C = 1,0 × 10 mol.L à partir de la bouteille d’acide sulfurique avec la verrerie
disponible.
4.
Proposer une technique reposant sur deux dilutions successives afin de pouvoir préparer la solution avec le matériel
fourni.
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