QCM acide base, dilution, taux d'avancement final, ester ( Kiné EFOM 2009)

A v₀ = 10 mL d'une solution S₀ d'acide chlorhydrique de concentration c₀ = 0,01 mol/L et de pH₀ = 2,0 ,
on ajoute V = 20 mL d'une solution de chlorure de potassium ( K⁺ + Cl^-) de même concentration c₀. 
On complète avec de l'eau distille afin d'obtenir V₁ = 100 mL d'une solution notée S₁.
On fabrique une solution S₂ de volume V₂ = 500 mL en ajoutant à S₁, 400 mL de solution S₀.

Question :
Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) exacte(s) ?

A- le pH de la solution S₁ est pH₁ = 3,0.
B- dans S₂, [K⁺] =2 10^-3 mol/L.
C- dans S₁, [Cl^-] = 10^-3 mol/L.
D- la solution 2 est plus acide que la solution 1.
E- la quantité de matière d'ion chlorure présente dans S₂ est 3 10^-4 mol.



On dispose d'une solution de chlorure d'ammonium ( NH₄⁺_aq+Cl^-_aq de concentration de soluté apporté c₀ = 1,0 10^-3 mol/L et dont le pH est 6,1. On donne 10^-6,1 = 7,9 10^-7.  
Question :
Déterminer la constante d'équilibre K de la réaction de NH₄⁺_aqavec l'eau.

A	B	C	D	E	F
3,3 10-10	6 10-9	1,6 10-6	6,2 10-10	4,5 10-10	autre

éthylamine. Le pH d'une solution aqueuse d'éthylamine C₂H₅NH₂, de concentration en soluté apporté c= 0,10 mol/L est égal à 12 à 25°C.
On considère la réaction de l'éthylamine avec l'eau.
Question :Calculer le taux d'avancement final t de la réaction de l'éthylamine avec l'eau.

A	B	C	D	E	F
0,079	0,10	0,05	2,5 10-3	0,33	autre

hydroxylamine et acide nitrique A 25°C, on mélange 200 mL d'hydroxylamine NH₂OH à 10^-2 mol/L et 1 mL d'acide nitrique de concentration molaire c_A = 1,0 mol/L. La réaction entre l'hydroxylamine et l'acide nitrique est totale. La solution obtenue a un pH égal à 6,0.

Question :
Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) exacte(s) ? 
A- dans la solution [NO₃^-] = 5 10^-3 mol.
B- l'équation de la réaction acide/base qui a lieu est : NH₂OH + H₃O⁺ = NH₃OH⁺ +H₂O.
C- x_max = 2 10^-3 mol/L.
D- pK_a(NH₃OH⁺ / NH₂OH ) = 6,0 . 
E- dans le mélange il y a 10^-8 mol d'ion hydroxyde.


On réalise l'hydrolyse du butanoate d'éthyle en chauffant à 200 °C un mélange de 5,0 mol d'eau et de 1,0 mol d'ester. 
Le volume du mélange est de 180 mL. 
Après 24 heures de réaction, on prélève un échantillon de 10 mL. On le refroidit et on le titre ensuite par une solution de soude à 2,0 mol/L. 
L'équivalence acidobasique est atteinte pour un volume de base versé V_BE =17,5mL.
Question : Déterminer la quantité de matière d'acide présent dans le prélevement.

A	B	C	D	E	F
35 mmol	22 mmol	130 mmol	0,22 mol	0,55 mol	autre

Question : En déduire le pourcentage d'ester hydrolysé.

A	B	C	D	E	F
33 %	82 %	63%	54%	75%	autre

combustion d'un hydrocarbure.
On réalise la combustion de 10 mL d'un hydrocarbure gazeux de formule brute inconnue C_xH_y, avec 50 mL de dioxygène en excès. Après combustion totale et refroidissement ( l'eau est sous forme liquide ), le volume gazeux final est 35 mL, dont 20 mL de CO₂.
Tous les volumes gazeux sont mesurés dans les mêmes conditions de température et de pression.
Question :
 Déterminer la formule brute de l'hydrocarbure .

A	B	C	D	E	F
C2H4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H10	autre

correction fixe

correction chimix

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De la reine des prés à l'aspirine , acide base, ester; électrolyse à anode soluble AP HP 2009

	acide salicylique	acide acétylsalicylique ou aspirine
Formule semi développée
Masse molaire (g.mol-1)	138	180
pKa	3,0	3,5

I. Etude de l'acide salicylique
La reine des prés (Filipendula Ulmaria ou spirée) est une plante vivace des zones humides.
Sa tige, haute de 50 cm à 1,50 m, est surmontée d'une grappe de fleurs, de couleur crème, au parfum doux. Les fleurs contiennent de l'acide salicylique ou acide spirique (acide 2-hydroxybenzoïque) connu pour ses propriétés inflammatoires et son action apaisante lors de douleurs articulaires.
On prépare un volume V d'une solution aqueuse d'acide salicylique de concentration molaire en soluté apporté C = 1,0 10^-2 mol.L^-1.
On mesure le pH de la solution à 25°C : pH = 2,5.
Aide au calcul : log (2,5) = 0,4 ; log (1,3) = 0,1 ; 10^0,5 = 3,2 ; 10^-0,5 = 0,32 ; 138*7,25 =100.

Question : 

Ecrire l'équation chimique de la réaction de l'acide salicylique avec l'eau en utilisant les formules semi développées

Question : Définir puis calculer le taux d'avancement final t de cette réaction. Conclure.
Question : Donner l'expression de la constante d'équilibre de cette réaction.
Question : Comment nomme-t-on cette constante d'équilibre ? Question : Quelle est sa valeur ?
Question : Cette valeur est-elle en accord avec le taux d'avancement final ?


On désire vérifier par titrage la composition d'une solution d'acide salicylique achetée en pharmacie aux propriétés verrucides par application locale.
L'étiquette indique : 10 g d'acide salicylique pour 100 mL de solution.
On dilue 10 fois la solution pharmaceutique puis on prélève 20,0 mL de cette solution diluée que l'on dose par une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (Na⁺(aq) + HO^-(aq)) de concentration molaire en soluté apporté C_b = 0,10 mol.L^-1. 
On note le pH du mélange réactionnel après chaque ajout de solution d'hydroxyde de sodium,
ce qui permet de tracer la courbe pH = f(V_b) et d'en déduire la courbe dérivée

Question : Ecrire l'équation chimique de la réaction entre la solution d'acide salicylique, noté HA(aq), et la solution d'hydroxyde de sodium

Question : Définir puis calculer la constante d'équilibre de cette réaction. Conclure

Question : Utiliser les courbes données pour déterminer les coordonnées du point équivalent

Question : Définir l'équivalence acido-basique.

Question : En déduire la concentration molaire en acide salicylique de la solution diluée puis de la solution pharmaceutique.

Question : En déduire la masse d'acide salicylique présent dans 100 mL de la solution pharmaceutique. Le résultat est-il en accord avec l'indication de l'étiquette ?

Question : Choisir, dans la liste proposée ci-dessous, un indicateur convenable, en justifiant la réponse.

indicateur	hélianthine	rouge de bromophénol	bleu de bromothymol	rouge de crésol	phénolphtaléine
zone de virage	3,1 ; 4,4	4,8 ; 6,4	6,0 ; 7,6	7,2 ; 8,8	8,2 ; 10,0

II. De l'acide salicylique à l'aspirine
En 1853, le français Charles-Frédéric Gerhardt réalisa l'acétylation de l'acide salicylique en créant l'acide acétylsalicylique plus connu sous le nom commercial aspirine,
mais ses travaux tombèrent dans l'oubli.
Commercialisée en 1899 par les laboratoires allemands Bayer,
à la suite de la découverte par l'allemand Félix Hoffman des propriétés du composé,
l'aspirine a depuis de nombreuses indications. Environ 40 000 tonnes de comprimés, achets, gélules, suppositoires sont consommés chaque année.
Question : Recopier la formule de l'acide acétylsalicylique, entourer et nommer les groupes caractéristiques présents dans cette molécule


On peut réaliser la synthèse de l'acide acéthylsalicylique à partir de l'acide salicylique et d'un acide carboxylique.
Question : Nommer cet acide. De quelle transformation chimique s'agit-il ?

Question : Ecrire l'équation chimique de la réaction de synthèse de l'acide salicylique à partir de l'acide salicylique et de l'acide carboxylique convenable
Question : Préciser ses caractéristiques de cette transformation.

Les différents protocoles expérimentaux proposent de chauffer pendant une durée adaptée un mélange non stoechiométrique de réactifs en présence d'ions oxonium H₃O⁺.  

Question : Quel est le rôle des ions oxonium ? Donner la définition d'une telle espèce.
Question : Quel est l'intérêt d'utiliser un réactif en excès.



Question : Répondre Vrai ou Faux en justifiant brièvement ( définition, calculs...)

Le nickel obtenu à partir du minerai contient des impuretés. On le purifie par électrolyse.
l'électrolyte utilisé est une solution de sulfate de nickel Ni²⁺_aq + SO₄^2-_aq.
l'une des électrodes (A) est une plaque de nickel à purifier. l'autre électrode (B) est une plaque de nickel pur. Pendant l'électrolyse, le nickel contenu dans (A) s'oxyde et les impuretés se dispersent dans la solution électrolytique. le générateur permettant de réaliser l'électrolyse débite un courant d'intensité constante I = 2,0 A pendant 4 heures.
On donne : m(Ni) = 58,7 g/mol ; 1 F = 96500 C mol^-1 ; 4*36 = 144 ; 96,5*1,5 = 144 ; 1,5 * 58,7 = 88 ; 2,0 *58,7 = 176.
 

A- le nickel impur constitue l'anode.

B- La quantité de nickel pur déposé au bout de 4 h est 0,30 mol.

C- La concentration des ions nickel augmente au cours de l'électrolyse.

D- au bout de 4 h, la masse de nickel déposée est supérieure à 10 g.


correction fixe
correction chimix

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AP-HP 2010 Chimie

AP-HP 2010

Détermination de la constante d'acidité du vert de bromocrésol.

Le vert de bromocrésol est un indicateur coloré acido-basique. 
C'est un couple acide-base dont l'acide noté HInd et la base notée Ind^- possèdent deux couleurs différentes : la forme acide est jaune tandis que la forme basique est bleue. 
Le but de cet exercice est de déterminer la valeur de la constante d'acidité du vert de bromocrésol par deux méthodes différentes.

Q : Écrire l'équation de la réaction de l'acide HInd avec l'eau.

Q : Donner les couples acide / base mis en jeu.

Q : Donner l'expression de la constante d'équilibre de cette réaction et la comparer à la constante d'acidité Ka du couple de l'indicateur coloré.
Q : Déterminer en fonction du pKa, l'intervalle de pH délimitant la zone de virage de l'indicateur coloré.

Q : Tracer le diagramme de prédominance des teintes du couple de l'indicateur coloré.

On peut suivre l'évolution temporelle d'un système chimique contenant au moins une espèce colorée en mesurant l'absorbance A du milieu réactionnel.
La loi de beer Lambert s'écrit pour un système chimique contenant  une seule espèce chimique colorée :
A= log (I₀/I) = elc ( A est l'absorbance ou densité optique)
Cette loi est vérifiée lorsque la solution est de concentration inférieure à : c <0,1 mol.L^-1.
e (L mol^-1 cm^-1) est une caractéristique de la molécule. 

Plus e sera grand, plus la solution absorbe.
l est l'épaisseur de la cuve (cm) et c la concentration de la solution (mol/L).
Dans le cas de plusieurs espèces chimiques colorée : A = S e_ilc_i.
Q : Donner en justifiant l'unité du coefficient d'extinction molaire.

On considère une solution où les seules espèces absorbantes sont HInd et Ind^-.

Q : Donner l'expresion de l'absorbance A de la solution.
Q : Exprimer la concentration [Ind^-]_éq en fonction de [Hind]_éq et C.

On mesure à la longueur d'onde lmax les absorbances A₁, A₂, A₃ de trois solutions S₁, S₂, S₃ de même concentration C en indicateur coloré apporté mais de pH différents et donc de concentration molaire volumique  [Hind]_éq et [Ind^-]_éq différentes.
 
Le pH de la solution S₁ étant élevé, la concentration [Hind]_éq peut être considérée comme nulle.
Q : Donner l'expression de l'absorbance A₁ en fonction de  e_Ind- , l et C.
  
Le pH de la solution S₂ étant faible, la concentration [Ind^-]_éq peut être considérée comme nulle.
Q : Donner l'expression de l'absorbance A₂ en fonction de  e_HInd , l et C.
 Le pH de la solution S₃ est tel que l'on ne peut négliger ni [Ind^-]_éq ni [Hind]_éq.
 
Q : Donner l'expression de l'absorbance A₃ en fonction de  A₁, A₂, C, [Hind]_éq et [Ind^-]_éq.
Exprimer la constante d'acidité Ka puis le pKa du couple de l'indicateur coloré en fonction du pH de la solution S₃ et des absorbances A₁, A₂, A₃.



correction fixe
correction chimix

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acide bromoéthanoïque, thiosulfate, alcools, étamage, méthanal :Berck 2010.

1)
Acide bromoéthanoïque . couple acide /base : C2H3BrO2 /C2H3BrO2-.
On disout m =1,2 g de cet acide dans V = 500 mL d'eau distillée.
Le pH de la solution estégal à pH =2,3.
Question : Calculer le pKa de ce couple acide base. (2,4 ; 2,7 ; 3,1 ; 4,8 ; 9,2 ; aucune réponse exacte )

réponses possibles : 
2,4 
2,7 
3,1 
4,8 
9,2 
aucune réponse exacte

2)
acide chlorhydrique et thiosulfate de sodium.
On mélange V1 = 45 mL d'une solution aqueuse de thiosulfate de sodium de concentration en soluté apporté c1 = 0,13 mol/L
et un volume V2 = 5,0 mL d'une solution d'acide chlorhydrique de concentration c2 =0,10 mol/L.
La transformation est lente et on observe la formation d'un précipité jaune qui trouble peu à peu la solution. Dans cette transformation, appelée dismutation, l'ion thiosulfate réagit avec lui même.
Couple oxydant / réducteur : S2O32-aq / S (s) ; SO2aq / S2O32-aq.
Question : Calculer le quotient de cette réaction quand le pH devient égal à 2,8.
réponses possibles :
1,5 104
2,5 104
1,5 105
2,5 105
5,5 105
aucune réponse exacte



3)
Solubilité du chlorure de plomb.
On dissout m0 = 1,00 g de chlorure de plomb dans V = 500 mL d'eau distillée.
le solide n'est pas entièrement dissout et on note m la masse de solide non dissous.
On mesure la conductivité de la solution s = 1,11 mS cm-1.
lPb2+ = 14,0 mS m2 mol-1 ;
lCl- = 7,63 mS m2 mol-1 ;
Question : Calculer m ( en mg).
réponses possibles :
252
312
370
412
472
aucune réponse exacte


4)
Alcools saturés non cycliques de formule brute C5H12O.
Question :
Parmi les affirmations suivantes, combien y en a t-il d'exactes ?
- Il existe 8 alcools isomères correspondants à cette formule brute.
- le 2-méthylbutan-1-ol est l'un de ces isomères.
- Il y a 5 isomères qui sont des alcools secondaires.
- l'alcool tertiaire a pour nom 2,2-diméthylpropan-1-ol.
- 7 isomères peuvent subir une oxydation ménagée.

5)
Etamage.
C'est une opération qui consiste à déposer une couche d'étain sur une pièce métallique.
On souhaite déposer une couche d'étain d'épaisseur 85 µm sur toute la surface d'un cube d'acier de 4,0 cm de côté.
L'anode est constituée d'un morceau d'étain pur, la cathode est formée par le cube d'acier.
Les deux électrodes sont immergées dans une solution de sulfate d'étain (II).
l'intensité est constante I = 5,8 A.
Masse volumique de l'étain r = 7,31 g/cm3 ;
1F = 96500 C mol-1.
Question : Calculer la durée en minutes nécessaire pour réaliser l'étamage du cube d'acier.
réponses possibles :
12
18
22
28
32
aucune réponse exacte

6)
Méthanal.
On dispose d'une solution aqueuse commerciale de méthanal notée S0. On souhaite vérifier le pourcentage massique en méthanal pur de cette solution.

On suit le protocole suivant :

Etape n°1 : détermination de la densité de la solution commerciale.
On pèse une fiole jaugée vide de 100 mL sur une balance électronique, on trouve une masse m0 =61,4 g.
On remplit cette fiole jaugée de la solution S0 jusqu'au trait de jauge et on la pèse,
on trouve une masse m1 =170,4 g.
Question : Calculer la densité d de la solution commerciale.

Etape n°2 : dilution de la solution commerciale.
On verse le contenu de la fiole jaugée de 100 mL dans une fiole jaugée de 1000 mL
On complète avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge, on bouche et on homogénéise la solution.
Cette solution diluée est notée S1

Etape n°3 : préparation du mélange réactionnel.
Dans un becher de 250 ml, on introduit 20,0 mL de solution S1 puis 10,0 mL d'une solution d'eau oxygénée à 35 % et enfin 30,0 mL d'une solution d'hydroxyde de potassium ( K+aq + HO-aq) de concentration en soluté apporté c2 =1,00 mol/L.
On place le becher pendant 15 min au bain-marie.
On modélise la transformation chimique qui a lieu par l'équation suivante :
2HCHO aq+H2O2(l) +2HO-aq = 2HCOO-aq +H2(g) + 2H2O(l).(1)

Question : Calculer le titre en volume de l'eau oxygénée.

Etape n°4 : titrage des ions hydroxyde en excès..
On laisse refroidir le mélange réactionnel. On dose les ions hydroxyde en excès par une solution aqueuse d'acide chlorhydrique de concentration cA =1,00 mol/L. Volume d'acide versé à l'équivalence VA = 7,8 mL.
Ecrire l'équation chimique support du dosage.
Titrage acide fort base forte : HO-aq + H3O+aq = 2H2O(l).

Question : Calculer la quantité de matière n0 de méthanal contenu initialement dans 20,0 mL de S1.
Question : En déduire le pourcentage massique de méthanal pur dans la solution commerciale.
Question :Calculer la quantité de matière de peroxyde d'hydrogène ( en mmol) restant .



correction permanente

Chimix

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