HEI chimie 2008 tc tronc commun semestre 1

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Extrait

HEI3 TC

09 Janvier 2008

Epreuve de Synthèse

Aucun document autorisé

Calculatrice autorisée

Durée 2 Heures

CHIMIE

1)

6 points :

Le chlorure d’hydrogène (HCl) est un gaz toxique (produit notamment lors de l’incinération de

certaines matières plastiques (PVC)) dont la concentration maximale dans l’air a été fixée à 5 ppm (volume).

Un air contenant 2,00 ppm (volume) en HCl est soumis à analyse : HCl est dissous dans l’eau en faisant

barboter 100,0 litres de cet air dans 1,00 litre d’eau (25,00 °C, 780 mm Hg). Quelle est la concentration en HCl,

ainsi que son incertitude ? Calculer le pH de cette solution.

2)

4 points :

On ajoute du nitrate de plomb (Pb(NO

3

)

2

) solide dans une solution à 0,05 M en chlorure de

sodium (NaCl) et 0,05 M en sulfate de sodium (Na

2

SO

4

). Quel est l'anion qui précipite le premier ? Quelle est la

concentration du premier anion lorsque le second précipite ?

3)

8 points :

Le traitement bactériologique de ce que l’on appelle les eaux noires fait apparaître de nouvelles

solutions technologiques, essentiellement pour les volumes d’habitation restreints, par exemple les bateaux de

plaisance (cf pièce jointe). Le principe du système étudié est l’électrolyse de l’eau de mer, riche en chlorure de

sodium (NaCl) afin de produire du chlore à l’électrode positive et de la soude à l’électrode négative, créant ainsi

in situ

une solution d’hypochlorite de sodium (NaOCl), encore appelée eau de javel, désinfectante.

a) Ecrire les réactions d’oxydo-réduction transformant l’anion chlorure (Cl

–

) en chlore (Cl

2

) et l’eau

(H

2

O) en hydrogène (H

2

) et ion hydroxyle (OH

–

).

b) Ecrire la réaction chimique découlant de ces deux réactions électrochimiques. Calculer la ddp

standard de ce système. Qu’en concluez-vous ? Expliquer l’écart aux 12 V annoncés dans la plaquette.

c) Ecrire la réaction chimique utilisant le chlore (Cl

2

) et l’ion hydroxyle (OH

–

) pour former l’ion

hypochlorite (OCl

–

) et l’ion chlorure (Cl

–

). Calculer la constante d’équilibre de cette réaction. Conclusion ?

Comment appelle-t-on ce type de réaction ?

d) Le système ‘‘12 V’’ consomme 37 A pendant 2 minutes. Quel nombre de moles de NaOCl se forme-

t-il dans les eaux noires ? En déduire la concentration en NaOCl dans la chasse d’eau (on supposera que son

volume est de 3 L).

e) Un bon désinfectant doit diviser la solution bactérienne d’un facteur 10

+5

. Pour ce faire l’eau de javel

doit au minimum être à 0,3 % en NaOCl. Calculer la concentration molaire en NaOCl d’une telle solution

désinfectante (en considérant la densité de la solution à 0,3 % égale à 1). Combien d’électrolyses sont

nécessaires, avant rejet en mer, pour que le système produise une solution désinfectante ?

4)

2 points :

On vous a présenté les 16 rubriques d’une fiche de donnée de sécurité, regroupées en 6 thèmes.

Citez-en 4.

Données :

Masses molaires (g.mol

-1

) : Na = 22,99 ; Cl = 35,45 ; H = 1,01 ; O = 16,00.

p

K

A

(HClO/ClO

-

) = 7,40 ;

p

K

S

(PbCl

2

) = 4,77 ;

p

K

S

(PbSO

4

) = 7,60

E°(Cl

2

(g)/Cl

-

) = +1,358 V ; E°(H

2

O/H

2

(g)) = -0,826 V (basique) ; E°(HClO/Cl

2

(g)) = +1,611 V (acide).

1 atm = 101.325 Pa = 1,013 bars = 760 mmHg ; R = 8,314 J/K.mol ; 1 faraday = 96.485 C.