Partie 1 :
Question 1 :
La concentration en KOH est égale à :
- A) $4 \text{ mol.L}^{-1}$
- B) $8 \text{ mol.L}^{-1}$
- C) $40 \text{ mol.L}^{-1}$
- D) $80 \text{ mol.L}^{-1}$
Question 2 :
Quel volume d'eau doit-on ajouter à 500 mL d'une solution de $ HNO_3$ de concentration égale à $1,6 \text{ mol.L}^{-1}$ pour obtenir une solution $8.10^{-1} \text{ mol.L}^{-1}$ ?
- A) 1000 mL
- B) 250 mL
- C) 500 mL
- D) 600 mL
Question 3 :
Le pH d'un mélange de 400 mL d'acide nitrique $1.10^{-2} \text{ mol.L}^{-1}$ et de 600 mL d'hydroxyde de sodium $8.33.10^{-3} \text{ mol.L}^{-1}$ est égal à :
Question 4 :
La réaction de réduction de l'eau en milieu basique est :
- A) $2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2$
- B) $ H^+ + HO^- \rightarrow H_2O$
- C) $2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-$
- D) $ O_2 + 4H^+ + 4e^- \rightarrow 2H_2O$
Soit la pile : Zn / $ ZnSO_4$ ($1.10^{-1} \text{ mol.L}^{-1}$) // $ CuSO_4$ / Cu ($1.10^{-1} \text{ mol.L}^{-1}$). Au cours de son fonctionnement, la réaction : $ Zn + Cu^{2+} \rightleftharpoons Zn^{2+} + Cu$. Constante d'équilibre : $ K = 2.10^{24}$.
Question 5 :
La réaction : $ Zn + Cu^{2+} \rightleftharpoons Zn^{2+} + Cu$
- A) Evolue dans le sens direct
- B) Evolue dans le sens indirect
- C) Elle est en équilibre
- D) Elle n'évolue pas
Question 6 :
Si la pile débite par un courant de 10 µA pendant 20 mn, la masse de cuivre déposée sera égale à :
- A) $0.4 \, \mu\text{g}$
- B) $4 \, \mu\text{g}$
- C) $0.8 \, \mu\text{g}$
- D) $8 \, \mu\text{g}$
Question 7 :
Si la pile débite par un courant de 10 µA pendant 20 mn, la masse de Zn dissoute sera pratiquement égale à :
- A) $0.4 \, \mu\text{g}$
- B) $4 \, \mu\text{g}$
- C) $0.8 \, \mu\text{g}$
- D) $8 \, \mu\text{g}$
Partie 2: Cinétique de décomposition de méthoxyméthane
On considère que tous les gaz sont parfaits, la constante des gaz parfaits $ R=8.31 \text{ J.mol}^{-1}\text{K}^{-1}$. En phase gazeuse, le méthoxyméthane, $ CH_3OCH_3$, se décompose à la température $777,15 \text{ K}$, suivant une réaction d'équation chimique :
$ CH_3OCH_{3(g)} \rightarrow CH_{4(g)} + CH_20_{(g)}$
La cinétique chimique de cette transformation a été étudiée en introduisant dans un récipient de volume $ V=0.5 \text{ L}$ préalablement vidé, une quantité de matière $ n_0$ de méthoxyméthane et en mesurant à température constante, la pression $ P(t)$ dans le récipient en fonction du temps.
On mesure au début de la dissociation ($ t=0$) à l'intérieur de l'enceinte la pression totale, on trouve alors $ P_0=3.29 \times 10^4 \text{ Pa}$, et on représente la variation de la grandeur: $\frac{P_{max}-P(t)}{P_0} = f(t)$.
On obtient le graphe représenté sur la figure 1. Les droites $(\Delta_1)$ et $(\Delta_2)$ représentent les tangentes à la courbe pour les instants $ t=0$ et $ t=48 \text{ min}$.
Question 8 :
Calculer l'avancement maximal de la réaction :
- A) $ x_{max} \approx 2,55 \text{ mmol}$
- B) $ x_{max} \approx 25,5 \text{ mmol}$
- C) $ x_{max} \approx 0,255 \text{ mmol}$
- D) $ x_{max} \approx 255 \text{ mmol}$
Question 9 :
Exprimer la quantité de matière gazeuse totale $ n_T$, à un instant donné, en fonction de $ n_0$ et de l'avancement $ x$ de la transformation.
- A) $ n_T = n_0 - x$
- B) $ n_T = n_0 / x$
- C) $ n_T = n_0 + x$
- D) $ n_T = \frac{n_0 - x}{x}$
Question 10 :
Donner l'expression de l'avancement $ x$ à l'instant $ t$ en fonction de $ x_{max}$, $ P_{max}$, $ P_0$ et $ P(t)$ :
- A) $ x = x_{max}\left(1-\frac{P_{max}+P(t)}{P_0}\right)$
- B) $ x = x_{max}\left(1-\frac{P_{max}-P(t)}{P_0}\right)$
- C) $ x = x_{max}\left(1+\frac{P_{max}-P(t)}{P_0}\right)$
- D) $ x = x_{max}\left(1+\frac{P_{max}+P(t)}{P_0}\right)$
Question 11 :
Calculer la valeur de la vitesse volumique de la transformation à $ t=0$ et $ t=48 \text{ min}$ et interpréter sa variation.
- A) $ V_{(t=\text{ min})} = 2.55 \cdot 10^{-6} \text{ mol.L}^{-1}\text{.s}^{-1}$ ; $ V_{(t=48 \text{ min})} = 2.55 \cdot 10^{-6} \text{ mol.L}^{-1}\text{.s}^{-1}$
- B) $ V_{(t=\text{ min})} = 5.1 \cdot 10^{-7} \text{ mol.L}^{-1}\text{.s}^{-1}$ ; $ V_{(t=48 \text{ min})} = 2.55 \cdot 10^{-6} \text{ mol.L}^{-1}\text{.s}^{-1}$
- C) $ V_{(t=\text{ min})} = 5.1 \cdot 10^{-7} \text{ mol.L}^{-1}\text{.s}^{-1}$ ; $ V_{(t=48 \text{ min})} = 5.1 \cdot 10^{-7} \text{ mol.L}^{-1}\text{.s}^{-1}$
- D) $ V_{(t=\text{ min})} = 2.55 \cdot 10^{-6} \text{ mol.L}^{-1}\text{.s}^{-1}$ ; $ V_{(t=48 \text{ min})} = 5.1 \cdot 10^{-7} \text{ mol.L}^{-1}\text{.s}^{-1}$
Question 12 :
Déterminer le temps de demi-réaction $ t_{1/2}$
- A) $ t_{1/2} = 48 \text{ min}$
- B) $ t_{1/2} = 38 \text{ min}$
- C) $ t_{1/2} = 16 \text{ min}$
- D) $ t_{1/2} = 36 \text{ min}$
Partie 3: Etude d'une solution d'acide ascorbique
La solutricine est un médicament indiqué pour le traitement des maux de gorge. Ce médicament contient de l'acide ascorbique de formule brute $ C_6H_8O_6$. Dans cette partie on se propose d'étudier par dosage une solution aqueuse d'acide ascorbique $ C_6H_8O_6$ et sa réaction avec une solution aqueuse de méthanoate de sodium $(HCOO^-_{(aq)} + Na^+_{(aq)})$.
Données: Toutes les mesures sont effectuées à $25^\circ\text{C}$.
$ M(C_6H_8O_6) = 176 \text{ g.mol}^{-1}$
On note $ pK_{A1}(C_6H_8O_6 / C_6H_7O_6^-) = pK_{A1}$ et $ pK_{A2}(HCOOH / HCOO^-) = pK_{A2} = 3,8$
1- Etude du titrage d'une solution d'acide ascorbique $ C_6H_8O_6$ : On prépare une solution $ S_0$ en dissolvant un comprimé de « solutricine 500 » dans $ V_S = 100 \text{ mL}$ d'eau distillée. On prélève un volume $ V_A = 8,8 ext{ mL}$ de cette solution $ S_0$ que l'on dose par une solution d'hydroxyde de sodium $(Na^+_{(aq)} + HO^-_{(aq)})$ de concentration $ C_B = 10^{-2} \text{ mol.L}^{-1}$.
La mesure du pH du milieu réactionnel, a permis d'obtenir la courbe qui représente les variations de la concentration des ions oxonium $ H_3O^+$ en fonction de $ V_B$ volume d'hydroxyde de sodium versé : $[H_3O^+] = f(\frac{1}{V_B})$
Question 13 :
Quelle est la réaction du dosage :
- A) $ C_6H_8O_6 + H_3O^+ \rightarrow C_6H_7O_6^- + HO^-$
- B) $ C_6H_8O_6 + H_2O \rightarrow C_6H_7O_6^- + H_3O^+$
- C) $ C_6H_8O_6 + HO^- \rightarrow C_6H_7O_6^- + H_2O$
- D) $ C_6H_7O_6^- + H_2O \rightarrow C_6H_8O_6 + HO^-$
On note $ n_A$ la quantité de matière d'acide ascorbique restant dans le milieu réactionnel, $ V_{BE}$ le volume de solution d'hydroxyde de sodium versé dans ce milieu réactionnel à l'équivalence. Pour un volume $ V_B$ versé avant l'équivalence :
Question 14 :
Etablir la relation :
- A) $ n_A = C_B(V_{BE} + V_B)$
- B) $ n_A = C_B(V_{BE} - V_B)$
- C) $ n_A = C_B(V_B - V_{BE})$
- D) $ n_A = \frac{C_B(V_{BE} - V_B)}{V_{BE}}$
Question 15 :
Exprimer en fonction de $ V_B$ et $ V_{BE}$ le rapport $\frac{[C_6H_7O_6^-]}{[C_6H_8O_6]}$.
- A) $\frac{V_B}{V_{BE} - V_B}$
- B) $\frac{V_{BE} - V_B}{V_B}$
- C) $\frac{V_{BE} + V_B}{V_B}$
- D) $\frac{V_B}{V_{BE} + V_B}$
Question 16 :
Exprimer la concentration $[H_3O^+]$ des ions oxonium en fonction de $ V_B$, $ V_{BE}$ et $ K_A$ la constante d'acidité du couple $ C_6H_8O_6/C_6H_7O_6^-$.
- A) $[H_3O^+] = K_A \frac{V_{BE} - V_B}{V_B}$
- B) $[H_3O^+] = K_A \frac{V_B}{V_{BE} - V_B}$
- C) $[H_3O^+] = \frac{K_A}{V_B} (V_{BE} + V_B)$
- D) $[H_3O^+] = K_A \frac{V_B}{V_{BE} + V_B}$
Question 17 :
Déterminer, graphiquement, la constante d'acidité $ K_A$ du couple $ C_6H_8O_6/C_6H_7O_6^-$.
- A) $ K_A = 8.10^{-5}$
- B) $ K_A = 8.10^{-3}$
- C) $ K_A = 8.10^{-4}$
- D) $ K_A = 8.10^{-2}$
Question 18 :
Déterminer graphiquement le volume $ V_{BE}$.
- A) $ V_{BE} = 25 \text{ ml}$
- B) $ V_{BE} = 12 \text{ ml}$
- C) $ V_{BE} = 20 \text{ ml}$
- D) $ V_{BE} = 16 \text{ ml}$
Question 19 :
Calculer la masse d'acide ascorbique contenue dans un comprimé de solutricine.
- A) $ m = 500 \text{ mg}$
- B) $ m = 250 \text{ mg}$
- C) $ m = 50 \text{ mg}$
- D) $ m = 25 \text{ mg}$
On mélange dans un bécher un volume $ V_1 = 2V$ de la solution aqueuse (S1) d'acide ascorbique de concentration molaire $ C_1 = C$ avec un volume $ V_2 = V$ d'une solution aqueuse (S2) de méthanoate de sodium $(HCOO^-_{(aq)} + Na^+_{(aq)})$ de concentration $ C_2 = 2C$.
Question 20 :
Quelle est l'expression du pH du mélange réactionnel à l'équilibre :
- A) $ pH = 1/2(pK_{A1} - pK_{A2})$
- B) $ pH = pK_{A1} - pK_{A2}$
- C) $ pH = pK_{A1} + pK_{A2}$
- D) $ pH = 1/2(pK_{A1} + pK_{A2})$
