oxydoreduction, electrolyse, saponification Assas 2010

Le zinc
On donne : Fe²⁺aq + Zn(s) = Zn²⁺aq + Fe(s) (1) ; constante d'équilibre K₁ = 1,40 10¹¹ à 25°C.
On dispose :
- d'une solution aqueuse S₁ de sulfate de fer (II) de concentration en soluté apporté 5,00 10^-2 mol/L
- d'une solution aqueuse S₂ de sulfate de zinc (II) de concentration en soluté apporté 2,00 10^-1 mol/L.
Toutes les expériences se déroulent à 25°C. On ne prendra en compte que les couples oxydant / réducteur suivants : Fe²⁺aq/Fe(s) ; Zn²⁺aq / Zn (s) et H⁺aq / H₂(g).
Expérience 1 :
A l'instant t=0, on mélange, dans un grand becher, 200 mL de solution S₁, 100 mL de solution S₂, 5,56 g de fer et 6,54 g de zinc, puis on agite. On étudie la transformation de ce système chimique modélisée par l'équation (1).

Questions : 

1)Ecrire les demi-équations électroniques intervenant dans la réaction (1) et donner la nature de chacune des demi-réactions qui se produisent.

2)Déterminer les quantités de matière d'ion fer(II) et d'ion zinc (II) initiales.

3)Calculer le quotient de réaction associé à l'équation (1) dans l'état initial.

4)Quel est le sens d'évolution spontané du système chimique étudié.

5)Construire le tableau descriptif du système étudié et déterminer les quantités de matière des espèces présentes à l'état final.


Expérience 2 :
On réalise le montage d'électrolyse schématisé ci-après. La solution électrolysée est une solution aqueuse de sulfate de zinc (II).

Lorsque le circuit est fermé, on observe sur l'électrode de fer la formation d'un dépôt métallique et un dégagement de dihydrogène.
Questions :

1)Ecrire les demi-équations électroniques se produisant à l'électrode de fer.

2)Quel est l'intérêt pratique de ce dépôt métallique sur le fer ?

3)Comment évolue la masse de l'électrode de zinc ?
Zn(s) = Zn²⁺aq + 2e^-.
4)Comment appelle t-on une telle électrolyse ?

SAPONIFICATION
Comment ôter une tache de beurre ?

L'acide butanoïque ou acide butyrique, noté A est un acide carboxylique de formule semi-développée CH₃-CH₂-CH₂-COOH.

Questions : 

1)Nommer et mettre en évidence le groupe caractéristique.
2)Nommer le produit C. A quelle famille appartient-il?
3)Ecrire la formule semi-développée de B et donner son nom
4)Quelle est la nature du produit D?
5)Le mélange est-il stoechiométrique ? 

6)Calculer le rendement de cette synthèse.

Le beurre contient plusieurs corps gras : l'oléine, la palmitine et la butyrine. La butyrine représente 35 % en masse du beurre. On étudie la fabrication d'un savon à partir de la butyrine. Pour cela on fait réagir 40,0 g de beurre avec un excès de potasse KOH concentrée. On chauffe ce mélange pendant 30 min. Après relargage, on observe la formation d'un précipité jaune.
Questions : 
1)Nommer la réaction qui conduit à la formation du précipité et écrire l'équation la modélisant.
2)Donner deux caractéristiques de cette réaction.
Après élimination de l'excès de potasse, on étudie les qualités détergentes du savon sur une tache de beurre.
3)Représenter schématiquement l'action du savon sur la tache de beurre.

correction permanente
correction chimix

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Titrage , banane, Nantes 2010

Titrage.

On donne :
couples acide / base : H₃O⁺aq/ H₂O (l) pK_a1 = 0 ; H₂O (l) /HO^-aq pK_a2 =pKe = 14
On réalise un titrage d'un volume V_A d'acide chlorhydrique de concentration apportée C_A inconnue placée dans un becher d'environ 250 mL par une solution titrante d'hydroxyde de sodium de concentration apportée C_B placée dans une burette graduée de 25 mL.
On notera V_E le volume versé à l'équivalence.
On donne V_A = 20,0 mL, C_B = 0,100 mol/L..

Q : 

-Quel est le but d'un titrage ?
-Définir l'état d'équivalence d'un système physico-chimique.
-Pour un avancement x inférieur à l'avancement à l'équivalence x_E, quel est le réactif limitant ?
-Pour un volume V, inférieur à V_E, de solution d'hydroxyde de sodium versé, établir l'expression littérale du taux d'avancement t en fonction du pH, Ke,  V_A, V et C_B.
-Calculer la valeur du taux d'avancement pour V = 0,25 V_E ; V = 0,5 V_E ; V = 0,75 V_E.
-Que peut-on en déduire sur la transformation chimique ? Pourquoi ?
-Déterminer les concentrations effectives des espéces chimiques pour V= V_E. Justifier.
-Déterminer les concentrations effectives des espèces chimiques pour V= 1,25V_E.


Arôme de banane.
L'arôme synthétique de banane, appelé encore acétate de butyle, est obtenu à partir de l'acide éthanoïque et du butan-1-ol.
Expérimentalement la synthèse au laboratoire nécessite un volume V_A = 5,80 mL d'acide carboxylique A et un volume V_B = 18,4 mL d'alcool B et quelques gouttes d'acide sulfurique.

	masse molaire M(g/mol)	masse volumique � (g/mL)	tempé rature d'ébullition sous pression normale °C	solubilité dans l'eau salée	picto grammes
A	60	1,05	118,2	importante
B	74	0,81	117,7	très faible
ester	116	0,87	126,5	très faible
acide sulfurique	98	1,80	340,0	importante
eau	18	1,00	100,0	importante

Q : 

-Etablir l'équation de la réaction qui permet d'obtenir cet arôme. Nommer l'ester formé.
-Citer trois méthodes pour améliorer le rendement final de cette transformation sans modifier la quantité de réactif limitant.
-Déterminer la valeur de la constante d'équilibre.
-Quelle masse d'ester peut-on obtenir dans l'état final ?
-Que signifie les deux pictogrammes ? Quelles consignes faut-il préconiser lors de leur utilisation ?

Q : En fin de réaction, l'ensemble est introduit dans une ampoule à décanter en présence d'eau salée pour l'étape de relargage.
Quel est le rôle de l'eau salée ?

Q :
-Schématiser et décrire clairement les différentes phases qui apparaissent dans l'ampoule.
-Schématiser et décrire clairement les différentes phases qui apparaissent dans l'ampoule.
-Détailler clairement une méthode expérimentale pour recueillir l'arôme.
-Détailler clairement votre méthode expérimentale pour :
- identifier l'arôme à l'acétate de butyle
- vérifier si l'arôme est pur.
-Qu'attendez-vous comme observations pour répondre à ces objectifs ?


correction chimix 
correction fixe

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solénoïde EFOM 2010

Aiguille aimantée au centre d'un solénoïde.

L'aiguille aimantée prend la direction de la composante horizontale du champ magnétique terrestre, perpendiculaire à l'axe du solénoïde.
Lorsqu'un courant électrique d'intensité I circule dans le solénoïde dans le sens indiqué L = 20 cm , N = 100 spires.

A- Les lignes de champ à l'intérieur du solénoïde sont orientées vers le haut.  

B- le pole nord de l'aiguille aimanté dévie  vers la droite.  

C- Lorsque I= 20 mA, le champ magnétique créé par le solénoïde vaut B_solénoïde =12 µT.

D-  Lorsque I= 20 mA, le champ magnétique créé par le solénoïde vaut B_solénoïde =2,4 µT.

E- le vecteur champ magnétique créé par le solénoïde est caractérisé par sa norme.


correction fixe
correction chimix

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dipoles électriques : EFOM 2010 conducteurs ohmiques

Associations de conducteurs ohmiques.

U_AD = 15 V ; R = 16 ohms.
A- La tension U_BC vaut environ 5,0 V.  
B-  La résistance équivalente du circuit vaut environ 30 ohms. 
C- Les tensions U_BC et U_CD sont identiques.  
D- L'intensité vaut environ 0,50A.
F- Aucune de ces propositions n'est exacte.  

correction fixe
correction chimix

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Pile argent aluminium ( Kiné Berck 2009)

Dans les deux solutions préparées la dissolution des solides est totale.
Solution 1 notée S₁ :
On prépare une solution de nitrate d'argent en dissolvant 10,2 g de nitrate d'argent solide AgNO₃ dans de l'eau distillée afin d'obtenir 500 mL de solution.
Solution 2 notée S₂ :
On prépare une solution de sulfate d'aluminium en dissolvant 10,4 g de solide Al₂(SO₄)₃, 18 H₂O dans de l'eau distillée pour obtenir 250 mL de solution.
Ag : 108; N : 14 ; O : 16 ; Al : 27 ; S : 32 ; H : 1 g/mol.
Réalisation de la pile :
On verse V₁ = 100 mL de solution S₁ dans le becher n°1 et on y plonge un fil d'argent.
On verse V₂ = 100 mL de solution S₂ dans le becher n°2 et on y plonge un fil d'aluminium.
Les deux demi-piles sont reliées par un pont salin contenant une solution saturée de nitrate d'ammonium.
Le circuit électrique extérieur est composé d'un ampèremètre, d'un conducteur ohmique de résistance R.
La pile fonctionne pendant une durée Dt et l'intensité constante du courant délivré est I = -22,1 mA


Au bout de la durée Dt on prélève V= 20,0 mL de la solution S₁. 
On remplit une burette graduée de chlorure de sodium de concentration apportée c'=1,00 10^-1 mol/L. La réaction du dosage est : Ag⁺aq + Cl^-aq = AgCl(s).
On plonge la sonde du conductimètre dans l'erlenmeyer. 
On verse la solution de chlorure de sodium, millilitre par millilitre et on mesure la conductivité s de la solution après chaque ajout.
Par détermination graphique on trouve qu'il faut verser V_éq =14,1 mL de solution de chlorure de sodium pour obtenir l'équivalence.
Données : 1F = 9,65 10⁴ C

 

Questions : 

Calculer la concentration effective initiale ( mol/L) des ions argent dans la solution S₁.

Calculer la concentration effective initiale ( mol/L) des ions aluminium dans la solution S₂.

Déterminer la durée Dt ( en min) de fonctionnement de la pile.  

Calculer la variation de masse Dm ( en mg) de l'électrode d'argent au bout de la durée Dt

Calculer la concentration effective finale ( mol/L) des ions aluminium dans la solution S₂.

correction chimix
correction fixe

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