Devoir Surveillé (DS) de Chimie de niveau Première
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Avec correction. Interro 22 février
Devoir Surveillé (DS) en Chimie (2011) pour Première S

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Langue Français

Exrait

Interrogation 1°S1CHIMIE22 février 2011 mardi
Exercice1:
La transformation chimique utilisée dans un alcootest est une réaction d'oxydo-réduction. 2-L’alcool C2H6O réagit avec les ions dichromate Cr2O7(aq). 1. Ajuster les nombres stoechiométriques de la demi-réaction relative au couple 2- 3+ Cr2O7(aq)/Cr ,ainsi que celle relative au couple C2H4O2/C2H6O. 2. Ecrire les demi-réactions d'oxydation et de réduction lorsqu'on fait réagir les ions dichromate avec l'alcool (préciser l'oxydant et le réducteur). 3. Ecrire l'équation de la réaction. 4. Sachant que l'ion dichromate est orange, que l'ion chrome III est vert et que les autres espèces chimiques sont incolores, quelle est la couleur de l'alcootest lorsqu'il est positif ?
Exercice2:
On plonge un grain de plomb (Pb) dans V = 0,15 L d'une solution de concentration C = -1 -12+ 1,0.10 mol.L desulfate de cuivre. Au cours de la réaction, il se forme des ions plomb Pb ainsi qu'un dépôt métallique. La masse de ce dépôt obtenu à la fin de la réaction est m = 0,72 g. Le grain de plomb a disparu. 1. Identifier les couples rédox mis en jeu et écrire l'équation de la réaction. 2. Établir un tableau d'avancement du système chimique. 3. Quel est le réactif limitant du système chimique ? En déduire l'avancement maximal de la réaction. 2+ 4. Quelle est la concentration finale des ions plomb Pb? 5. Déterminer la masse initiale du grain de plomb.
-1 -1 Données : M(Pb) = 207 g.mol, M(Cu) = 63,5 g.mol.
Exercice3:
L'acide sulfamique, de formule NH2—SO3H, est le constituant actif d'un détartrant pour cafetière. En solution aqueuse cet acide a les mêmes propriétés que l'acide chlorhydrique. On le notera AH. Ce détartrant se présente dans le commerce sous forme d'une poudre à diluer. On dissout la valeur d'un sachet c'est-à-dire m = 1,50 g de ce détartrant dans V1= 200 mL d'eau distillée. La solution obtenue est notée S1et sa concentration est notée C1. On dose V'1= 20,0 mL de la solution obtenue par une solution aqueuse -1 d'hydroxyde de sodium (soude) de concentration C2.= 0,100 mol.L On suit ce dosage par conductimétrie. La courbe donnant la conductance de la solution en fonction du volume de base versé est donnée ci-contre.
1. Ecrire l'équation de la réaction de dosage. 2. Définir l'équivalence. En déduire la relation entre les quantités de matière des réactifs que l'on peut écrire à l'équivalence. 3. Déterminer graphiquement le volume de base versé à l'équivalence. En déduire la concentration de S1en acide sulfamique. 4. Déterminer la masse d'acide sulfamique présent dans la solution S1. En déduire le pourcentage massique d'acide sulfamique dans le détartrant du commerce.
-1 -1-1 -1 Données : MS; M= 32,1 g.molO; M= 16,0 g.molN; M= 14,0 g.molH= 1,00 g.mol.
Corrigé : Exercice 1 : 2- 3+ 1. Demi-équation relative au couple Cr2O7:(aq)/Cr (aq) 2- +- 3+ Cr2O7(aq) + 14H (aq) + 6e= 2Cr(aq) + 7H2O(l). Demi-équation relative au couple C2H4O2(aq)/C2H6O(aq) : + -C2H4O2(aq) + 4H (aq) + 4e= C2H6O(aq) + H2O(l). 2. Demi-équation de réduction des ions dichromates : 2- +- 3+ Cr2O7(aq) + 14H (aq) + 6e= 2Cr(aq) + 7H2O(l). Demi-équation d’oxydation de l’éthanol : + -C2H6O(aq) + H2O(l) = C2H4O2(aq) + 4H (aq) + 4e . 3. Equation bilan de la réaction d’oxydoréduction : 2- +3+ 2Cr2O7(aq) + 16 H (aq) + 3C2H6O(aq)4Cr (aq)+ 11H2O(l)+ 3C2H4O2(aq). 4. Si l’alcootest est positif, c’est que les ions dichromates ont été réduit par l’éthanol en ions 3+ 3+ Cr (aq),l’alcootest est donc de couleur verte (couleur des ions Cr(aq)).
Exercice 2 :
1. Couples rédox mis en jeu et équation de la réaction : 2+ 2+2+ 2+ Cu /Cuet Pb/Pb ; Pb(s)+ Cu(aq)Pb(aq)+ Cu(s). 2. Tableau d’avancement du système chimique : 2+ 2+ Equation chimiquePb(s)Cu +(aq) Pb(aq)+ Cu(s) Etat duAvancement Quantités de matière (mol) système x(mol) 2+ Initial 0n(Pb) n(Cu) 00 2+ Intermédiaire xn(Pb) – xn(Cu )– xx x 2+ Final xmaxn(Pb) – xmaxn(Cu )– xmaxxmaxxmax 2+ -2 Avec n(Cu) = C.V = 1,5.10mol. 3. Le grain de plomb a disparu à la fin de la réaction donc le plomb est le réactif limitant. -2 Ainsi, n(Pb) – xmax= 0 soit xmax= n(Pb) or xmaxmol.= n(Cu) = m/M(Cu) = 1,1.10 2+ 4. Concentration finale des ions plomb Pb: 2+ -2-1 [Pb ]= xmaxmol.L ./V = 7,6.10 5. Masse initiale du grain de plomb : m(Pb) = n(Pb).M(Pb) = xmax.M(Pb) = 2,3 g.
Exercice 3 :
1. Equation de la réaction de dosage : L’acide sulfamique, noté AH, a les mêmes propriétés que l’acide chlorhydrique : en solution aqueuse il subit la réaction de dissolution dont l’équation est : AH(aq)+ H2O(l)- + A(aq)+ H3O(aq); + -L’équation de la réaction du dosage est donc : H3O(aq)+ HO(aq)→ 2 H2O(l). 2. L’équivalence est définie par le changement de réactif limitant ; A l’équivalence, on a versé -autant d’ions HO (aq) qu’il y avait d’acide initialement. + -Donc, à l’équivalence, on a n(H3).O ) = n(HO 3. Calcul de la concentration de S1en acide sulfamique : Le volume de soude versé à l’équivalence est V2= Veq= 15 mL. + -La relation n(H3O ) = n(HO) s’écrit aussi C1V’1= C2Veqsoit C1= C2Veq/V’1. -2 -1 Donc C1= 7,50.10mol.L . 4. Masse d’acide sulfamique dans S1: Dans la solution S1, on a n1= C1.V1mol d’acide sulfamique. Donc on en a une masse m1= C1.V1.M1où M1est la masse molaire moléculaire de l’acide -1 sulfamique : M1= MN+ MS+ 3 MO+ 3 MH= 97,1 g.mol. On a alors m1= 1,46 g. Or on a dissout m = 1,50 g de ce détartrant, le pourcentage massique d’acide sulfamique dans le détartrant du commerce est donc donné par la relation 100x m1/m = 97,3%.
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