Baccalaureat 2000 chimie s.t.l (sciences et techniques de laboratoire)

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BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE -- SESSION 2000SERIE SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRESPECIALITE : CHIMIE DE LABORATOIRE ET DE PROCEDES INDUSTRIELSÉpreuve : PHYSIQUE - CHIMIECHIMIEDurée 3 h Coefficient 4IMPORTANT : LES CANDIDATS UTILISERONT DES COPIES DISTINCTESPOUR TRAITER D’UNE PART LES EXERCICES DE CHIMIE GENERALE ETMINERALE, ET D’AUTRE PART CEUX DE CHIMIE ORGANIQUE.AUTOUR DE L'ELEMENT AZOTELes questions 1., 2.1. et 2.2. sont indépendantes.L'azote est un élément essentiel pour la vie ; il est présent sur Terre notamment sous forme de diazote.1. L'atome d'azote141.1 Indiquer la structure du noyau du nucléide N71.2 Donner la structure électronique de l'atome d'azote.1.3 En déduire la formule de Lewis de la molécule de diazote.2. L'ammoniac2.1 Industriellement, la synthèse de l'ammoniac se fait selon l'équilibre (1) suivant :(1) N (g) + 3 H (g) 2 NH (g)2 2 32.1.a La réaction est effectuée sous une pression élevée, de l'ordre de 250 bars. Expliquer ce choixindustriel.2.1.b Donner l'expression de la constante K de l'équilibre (1).p2.1.c Dans un réacteur maintenu à 770 K, sous une pression totale de 250 bars, on mélange 1 mol dediazote et 3 mol de dihydrogène. A l'équilibre, on obtient 0,66 mol d'ammoniac.• Calculer les quantités (en mol), puis les pressions partielles, de chaque constituant du ...

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BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE -- SESSION 2000

SERIE SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE

SPECIALITE : CHIMIE DE LABORATOIRE ET DE PROCEDES INDUSTRIELS

Épreuve : PHYSIQUE - CHIMIE

CHIMIE

Durée 3 h

Coefficient 4

1/4

IMPORTANT : LES CANDIDATS UTILISERONT DES COPIES DISTINCTES

POUR TRAITER D’UNE PART LES EXERCICES DE CHIMIE GENERALE ET

MINERALE, ET D’AUTRE PART CEUX DE CHIMIE ORGANIQUE.

AUTOUR DE L'ELEMENT AZOTE

Les questions 1., 2.1. et 2.2. sont indépendantes.

L'azote est un élément essentiel pour la vie ; il est présent sur Terre notamment sous forme de diazote.

1.

L'atome d'azote

1.1 Indiquer la structure du noyau du nucléide

7

14

N

1.2 Donner la structure électronique de l'atome d'azote.

1.3 En déduire la formule de Lewis de la molécule de diazote.

2.

L'ammoniac

2.1 Industriellement, la

synthèse de l'ammoniac se fait selon l'équilibre (1) suivant :

(1)

N

2

(g) + 3 H

2

(g)

2 NH

3

(g)

2.1.a

La réaction est effectuée sous une pression élevée, de l'ordre de 250 bars. Expliquer ce choix

industriel.

2.1.b

Donner l'expression de la constante K

p

de l'équilibre (1).

2.1.c

Dans un réacteur maintenu à 770 K, sous une pression totale de 250 bars, on mélange 1 mol de

diazote et 3 mol de dihydrogène. A l'équilibre, on obtient 0,66 mol d'ammoniac.

•

Calculer les quantités (en mol), puis les pressions partielles, de chaque constituant du mélange à

l'équilibre.

•

Calculer le rendement de la synthèse dans ces conditions.

•

En déduire la constante K

p

de l'équilibre à 770 K.

2.2

La solution aqueuse d'ammoniac est basique.

2.2.a

Écrire l'équation bilan de la réaction de l'ammoniac avec l'eau ; exprimer la constante K de cet

équilibre en fonction de la constante d'acidité K

a

du couple considéré et du produit ionique de

l'eau, K

e

.

2.2.b

Calculer le pH d'une solution d'ammoniac à 1,00

×

10

-2

mol.L

-1

; justifier.

Données (à 25 °C)

pK

a

(NH

4

+

/NH

3

) = 9,2

pK

e

= 14,0