Exercice type bac corrigé chimie

Légende alternative :

à 5. Quel est le sens d'évolution spontanée de la réaction 2? Propriétés acido-basiques : 7. Déterminer le pK₁ du couple HCIO(a)/CIO (aq) et tracer le diagramme de prédominance correspondant. 8. On cherche maintenant à déterminer le volume de soude de concentration Cb = 2,0 mol.L¹ à ajouter à 5L de la solution d'eau de chlore dont on aura déterminé la composition à la question 5 pour préparer une eau de Javel dont le pH est de 11,5 (soit 2,6% en chlore actif). a. Ecrire l'équation de réaction entre l'acide hypochloreux et la soude. Déterminer la constante d'équilibre de cette réaction. Est-elle quantitative? b. Déterminer la concentration en acide hypochloreux et en ions hypochlorites de cette solution. En déduire le volume de soude à ajouter. C. PCSI option PC Exercice 12: Mercaptans - A RENDRE Etude comparée du soufre et de l'oxygène Document 1: Quelques propriétés atomiques du soufre et de l'oxygène Masse molaire (g.mol-¹) 16,0 32,0 0 S Numéro atomique 8 16 Energie de 1ère ionisation (eV) 13,6 10,4 Polarisabilité (m³) 3,92.10-30 10,3.10-30 Q1. Enoncer les règles permettant d'établir la configuration électronique d'un atome ou d'un ion monoatomique. Q2. Donner les configurations électroniques de l'atome d'oxygène et de l'atome de soufre dans leur état fondamental. En déduire leur position respective dans la classification périodique. PCSI option PC TD n°15: Réactions acidobasiques- Titrages Q3. Comparer qualitativement les électronégativités et les rayons atomiques de l'oxygène et du soufre. Q4. Définir la polarisabilité d'un élément. Interpréter les données de polarisabilité du document 1. Propriétés comparées des thiols et des alcools Document 2: Solubilités et températures d'ébullition d'alcools et de thiols méthanet éthaneth hiol iol Composés Température d'ébullition (en °C) Solubilité dans l'eau. à 20°C 6,2 37 23,0 g.L-1 6,8 g.L-¹ méthanol Réactif 65 Valeurs de constante de vitesse relative Miscible en toute proportion éthanol Q5. Justifier l'évolution des températures d'ébullition figurant dans le document 2. Q6. Interpréter la différence de solubilités dans l'eau entre le méthanethiol et l'éthanethiol dans le document 2 ? Entre le méthanethiol et le méthanol dans le document 2 ? 78,5 Document 3: Valeurs des constantes relative de vitesse des substitutions nucléophiles sur l'iodométhane RO RS RO RS H H 1 105 10 10 6 Miscible en toute proportion Q7. Comment interpréter les résultats du document 3? Discuter des propriétés comparées de nucléophilie des alcools et des thiols. On s'intéresse à présent aux propriétés acido-basiques comparées de l'éthanol et de l'éthanethiol. Q8. Donner l'ordre de grandeur du pK, du couple alcool/alcoolate d'un alcool primaire. Q9. Le couple (phénol/phénolate) a un pK, voisin de 10. Justifier la différence observée avec la valeur du pK, du couple alcool/alcoolate d'un alcool primaire. Q10. Justifier qualitativement les différences de pK, observées entre l'éthanol et de l'éthanethiol. Propriétés acido-basiques de l'éthanethiol Q11. Déterminer le diagramme de prédominance du couple éthanethiol/éthanethiolate. Q12. Soit une solution (So) aqueuse diluée d'éthanethiol de concentration Co= 1,00.10-3 mol.L¹, déterminer la composition et le pH d'une telle solution. Titrage acido-basique de l'éthanethiol en solution aqueuse On souhaite déterminer la concentration d'une solution (S₁) d'éthanethiol. On commence par prélever un volume V₁ avec une pipette jaugée 50,0 mL de cette solution (S₁) que l'on place dans une fiole jaugée de 150,0 mL. On ajoute progressivement de l'eau distillée et on complète jusqu'au trait de jauge. On obtient une solution (S₂). On prélève un volume V₂ de 100,0 mL de cette solution (S2), on ajoute, dans le même bécher, 10 mL d'eau distillée afin d'immerger correctement les deux électrodes nécessaires au suivi pH-métrique d'un titrage. On verse alors progressivement, dans cette solution, un volume V d'une solution d'hydroxyde de sodium de concentration СnaOH = 2,75.10-¹ mol.L-¹. On obtient la courbe pH = f(V) donnée en figure A ci-dessous (en réalité, on obtient expérimentalement plusieurs points discrets; ici on présente la courbe lissée): TD n°15 Réactions acidobasiques-Titrages PH 14 12 10 8 6 2 0 0 5 TTTTT 10 15 V (ml) FIGURE A Le volume équivalent obtenu est égal à V.= 11,9 mL. 20 25 30 PCSI option PC 15.0 12.5 10.0 7.5 5.0 2.5 0.0 dpH/dV Q13. Réaliser un schéma légendé de l'expérience de titrage suivi par pH-métrie. Q14. Pourquoi faut-il étalonner le pH-mètre avant de faire un titrage et comment faut-il procéder ? Q15. Donner la (les) réaction(s) de dosage. Calculer la (les) valeur(s) de(s) constante(s) associée(s). Conclure. Q16. Citer deux méthodes distinctes généralement utilisées pour déterminer le volume équivalent à partir des points expérimentaux de la courbe pH = f(V). Que dire de l'application de ces dernières au titrage étudié ? Q17. Déduire du titrage la concentration de la solution (S₁). Q18. Retrouver par le calcul la valeur du pH de la solution à la demi-équivalence du dosage. Q19. Aurait-il été possible d'utiliser un indicateur coloré, parmi ceux proposés en exemple dans les données en début d'énoncé, pour repérer le point d'équivalence ? Si oui le(s)quel(s)? Q20. Tracer soigneusement, sur la figure A, l'allure des courbes des pourcentages d'éthanethiol et de l'ion éthanethiolate du couple acido-basique associé en fonction du volume d'hydroxyde de sodium versé. Peut-on retrouver la valeur du pK, du couple à l'aide de ces dernières ? Q21. Quel est le pH de la solution titrante utilisée d'hydroxyde de sodium? Justifier. On aurait pu effectuer simultanément un suivi conductimétrique du dosage réalisé par le tracé de la courbe o* = f(V) avec o la conductivité corrigée des effets de dilution, c'est-à-dire, o* = o x Votal. Vtotal est le volume de solution contenu dans le bécher. Q22. Rappeler le principe d'une mesure conductimétrique. Q23. Prévoir l'allure possible de la courbe obtenue. On pourra effectuer une hypothèse sur la valeur de la conductivité ionique molaire de l'ion éthanethiolate, donnée non fournie ici. Au regard des inconvénients du titrage direct acido-basique de l'éthanethiol, on se propose d'étudier le titrage acidobasique de l'éthanethiolate issu d'une transformation préliminaire de l'éthanethiol. Pour cela, on effectue, dans un premier temps, une simulation de dosage pH-métrique d'un volume V₁ = 20,0 mL d'une solution d'éthanethiolate de sodium à la concentration C3= 1,0.10¹ mol.L-1 par une solution titrante d'acide chlorhydrique à la concentration CHC= 2,75.10¹ mol.L¹. On note VHa le volume d'acide chlorhydrique. versé. La courbe pH = f(VHC) est représentée en figure B ci-dessous: TD n°15 Réactions acidobasiques-Titrages Hd 14 12 10 8 6 4 2 0 0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 V(HCI) (mL) FIGURE B 12.5 15.0 10 17.5 PCSI option PC 20.0 Q24. Donner la (les) réaction(s) de dosage. Calculer la (les) valeur(s) de(s) constante(s) associée(s). Conclure. Q25. Quel est le pH de la solution titrante d'acide chlorhydrique ? Justifier. Q26. Retrouver par le calcul la valeur du pH initial de la solution à titrer. Q27. Aurait-il été possible d'utiliser un indicateur coloré, parmi ceux proposés en exemple dans les données en début d'énoncé, pour repérer le point d'équivalence ? Si oui le(s)quel(s)? Q28. Retrouve-t-on graphiquement le volume équivalent attendu pour ce titrage ? Q29. Peut-on retrouver la valeur du pK, de l'éthanethiol à l'aide de la courbe de la figure B? Si oui, expliquer comment procéder. Q30. Tracer soigneusement, sur la figure B, l'allure des courbes des pourcentages d'éthanethiol et de l'ion éthanethiolate du couple associé dans le bécher en fonction du volume d'acide chlorhydrique versé. On considère à présent un volume V4-20,0 mL d'une solution d'éthanethiol à la concentration C₁ = 1,0.10-1 mol.L¹ dans laquelle on introduit en excès une masse m d'hydroxyde de sodium solide. Après une agitation vigoureuse de 15 minutes, l'ensemble du mélange homogène obtenu est titré par une solution titrante d'acide chlorhydrique à la concentration Cha= 2,75.10¹ mol.L¹. On note Vaci le volume d'acide chlorhydrique versé. La courbe pH = f(VHC) est représentée en figure C ci-dessous (en réalité, on obtient expérimentalement plusieurs points discrets; ici on présente la courbe lissée): TD n°15: Réactions acidobasiques-Titrages 14 2 12 10 8 6 4 2 0 0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 V(HCI) (mL) FIGURE C 12.5 15.0 17.5 11 PCSI option PC 0 -10 -40 →→→50 20.0 dpH/dV(HCI) Q31. Donner la (les) réaction(s) se produisant avant le titrage. Q32. Donner la (les) réaction(s) de dosage. Calculer la (les) valeur(s) de(s) constante(s) associée(s). Conclure. Q33. Commenter brièvement l'allure de la courbe obtenue. Q34. Déterminer la masse m d'hydroxyde de sodium solide utilisée. Q35. Tracer soigneusement, sur la figure C redonnée en Annexe, l'allure des courbes des pourcentages d'éthanethiol et de l'ion éthanethiolate du couple associé dans le bécher en fonction du volume d'acide chlorhydrique versé. Q36. En quoi le titrage précédent peut conduire à une méthode de détermination de concentration d'éthanethiol en solution aqueuse? Sera-t-il possible d'appliquer cette dernière à des solutions analytes et titrantes de concentrations plus faibles? Exercice 111 а ссендю a (2-) = Cu-] [-] co 2) kᵒz = 3) Alors k²₁³ d'ou AN [₂] po P(U₂) cº P(l₂) po Eco-JC H30I CHUOI củ Cl₂(g) + kyº À l'aide des expressions differentes concentrations" cao-I k3 CH COI [H30+] a(nieo)= 2 Ho (ap) Cclo- ] [ce] pº [Ho-] ² P (C₂) P(x) = 1, a ((22,aq) = [4₂] ide et K²y = 6₁3-10-² x 6,3-10-4 (10-14)² K₁₂ = Cu-] [H] [₂0²] [4₂] co² [nces] Ceo- (aq) [u-] = k3 k₂° [U₂] [H30+3² [HO-] ² P(((₂) x 3,2.10 K₂², k₂²", k₂`, on peut exprimer les 8 4) on utilise la première cquation: On aik que ki = C₁ Jp = plezla + C (ap) K₂ C C₂3 [H30+ ] [HQ] 6,3.10-² done. + H₂ole) 16 = 1, 3.10 |kq² = Cl₂(g) = C₂ (ap). d'ai Cetag 6.3. 10-² mal. L-1 k₂° K₂ K₂° Kez C :) A xe molli Cee Lang? EI 6₁3.10-² 6,3.40-²-x d'où donc l'aide 5 [H₂ot] = 6) on repart calculant *) it l'aide de de expression de k = + C₂0+ J (8) a) Reaction entre HLLO sa 6,3. 10-2 le reaction 24₂0 (e) нсео Сад) 10,034 mat. L- Ẹ COI CHOI [HULO] oletient + constanti [us] CHULO ] [HOT] I'etat d'équilibre precedent, mais so-5 mal. L. ¹, [H₂+ ] [ce-7 ({ices] = 1,8. 10-² [23 → évolution dans [C] [H₂p+] CHƯOS CHOICug*) (3), calle kᵒ = La reaction est quantitative. 4 7,49 car C (ay) O I''acide heypochlo reux Ho (og) d'équilche est: 16 40 x et 14 6,5 et 10-7,43 entre KA = 0,034 mal. L-1 clo- + Hilo (ap) pH = -log x= 1,5 et en mullybeant et 0 x are un pH fixé [-] = [H0] = 0,034 mol IL < ki KA (HUO! CLO-) ke ko > 10¹. + le la saudes I'acide hypochloreux, d'où pk = -log k²³3 = 7, 49 Cho (ag) + H₂O(e) sens H30+ (ap) duisant direct рн рас CH₂0+J [HOT] нсо сода CHCl3 Снц І-х ка ke Сидот з : → HO™ Cap ) = сь сь-х On мурок для ве Mlactel леmitant, done -10 10- Mis 6,034 но" с нео-3 Сниот сно-з : mol/L ete ун: 5, [ниб = 0,034 mal. (1 а ти = 11, 5, Си30+ J = 3,16. 10-12 сео- (ар) 0 CHERO ] = х 3.16.10-3 mel Il uve rodut к + H2014) mol Il. + on excés cao } = х (0,034-x)(-x) к° (0,034 -x)( сь-x) -x to (ко 01034 кох) (Cb-x) сь ко 0,034 коха et 1 - фото дела Holo car 0,034 тан ко,034 х - косьх +ко х2 -хо (коо, озу - косых +ська до34 = 0 С J Exercice 12 Étude comparée du soufre et de l'oxygène Regle de Klech houshi for ordre On crainantes une 0 S d' Principus d'exclusion de Pauli: quatres riores quartiques identiques. de 3) D₂ lo clasificat, energie m+ e ea de dut 5) Entre 13² 23² 24" 15² 21² 24² 31² 344 Evolut" electonejate vite X 4) polarisabilité: capacité diformation de Van que D'après le plus polarisable que camarte, I'stat fondamental, les Entre thiols et I` ebullition influencée X (0) > > X (S) le диле deux du Mumax = en cas elections ne peuvent les alcools de 3e parade d'égalia 2e feriode oxygene. evolution rayon coucher met hanethiol et étranethiol / methanol et ethanol la chaine carboné implique augmentation de 'ébullition T° d' et 16² colonne rayon du soufre est superior in par valeurs de atomiq nuage electronique de l'atome a subi sous l'effet à un champ electrique exterior. document 1, on vremarque que de issufe I'atome l'atome far der Walls) qui sont plus importantes pour 2k sont clanes ure leirs 16e colonne (6e de valine) caliu de l'aupene. augmentation liaisons untermoleculares Cuteractions les alcools. Le cause de Net Ranet Rid Le met Planal a youvail weer effe.. entre 9 vicchaves ned et stHanet Red met Ranet Rid est plus souble dann Da qu' relative est SAN T la longueur de le et ent met handl دعا de document la chaine carbonsé. elavce 3, flus alors plus. thid l'eau mixible en toute proportion du fait de liaisons hydrogenes, pha Calcool / alcoolate ) = 16 la valeur de comme to) pk₁ ( út Ranuthial | ethanethiolate ) = 9₁ 7 L'econt ука exte 'explique par le fait qu' que la reaction est scafide. alcool R-OH R¹ - SH force muclighile augmente lorsque l'électronegativité diminue X(0) > Xes), ce qui explique. que un alcool. 3,70 l'éthaner Rick à pha phenor/ phenolate) < TRA (alcool / alcoolate) ( alcool. plus acide qu'un ethand it I' at home theat Propriétés acidos - boxiques de l'ethant hid J^) CH₂-CH₂-SH capacite les molecules d'eau la constante thick est CH₂ - CH₂ - S de est de 6, s et ie this est plus acide qu'un alcool vitere plus suchéophile phenol TH sh) Reaction entu CH₂ CH₂ SH (aq). Tableau d'avancement volumique (mol/L) CH3 CH₂ SH (aq) Co k x donc 4-x C CH₂ CH₂S ] CH₂0+) [CH₂CH₂SH) KA = KA.Co [H₂0T ) = 4, 46.10- sards PH-metry barreau aimanté CH₂ CH₂ SH et Protocole (7 et 4) 14) II Ja sonde le indiquer were Co plonge + H₂O (2) + faut etalonner le مل H₂O(l) KA mcl. 0 4 = Titrage acido bong de l'ethanet hiol en iscention. = 10-9,3 -4.0-9,7 Con for acide, On emort ensuite la soide, on ла siche fre CH3 CH₂ S CH3CH₂ 5 + H₂O et pH = - la et 7 banque), pout affresumes x 1,00-10° O > burette graducar contenant la rence H30+ 4,46 10-² mol IL. aqueuse 811=0 log [4₂0+ ] = 6,3 fl-metre four s'anver. 'elle mesure du fonctionnement. parce qu'e difference de patentiel. Il faut done relation reliait les potentils qu'il mese. nonde dan deux nolutions tampon de la valeur so la soude Con 2,75.10 Ve = 11,9 mL agitater magneti f pH-metre toalmL de solution (S₂) KA faible) (NaOH) mol IL de PH differents веры - тай à l'eau distiller et on AS) ko = AM Or 18) Réaction du KA ke kº > 40⁰ } le 16) le pH for rapport Ces bit rage CH₂ CH₂ SH (ag) On peut utilise's noe chiometriques, donc 10 on cherche réaction deux methodes ne titrage étudie. A la EL d'ai 10-14 eg 3 fois de C CH 3 SCM₂ SW J6₂ au donc C₂ = Cav-Cable 2 ir l'équimlence, les reactifs ont the introducts. quantitative . 10%,3 volune, = n (CH₂ CH₂ SH} ECH3CH2SHJSa V C CH3 CH₂ SH 1S₂ 0 met hode seul saut de pH → reactions simultances Ho (ap) = CH3CH₂ Se H₂0(e) permettent demi - équivalenie) Сиз спази + но C₂v Craon be 2V concentration Croon ve 2 2,75. 10-1 x 11,9 1000 de Si CCH₂ CH₂ SH J₁ = 3 C CH ₂ CH₂ Sh J5 ₂ [CH₂ CH₂ SH] = 9,9.16-- et pas O Слооны 2 la methode des tangentes. la déricé, c'est-à-dire dever d'albenis in (HO)E + SNOOK x ve Слгон жve Va CH3CH₂S + H₂0 dann St et un resultat precis = 3,3-10~² md. 1-2 dons mol.1-4 les $₂ ext une solution proportions [CH₂CH₂ SH JE/₂ = C CH3CH₂S-JE12 20 done d' après AS) Zone en await d'où уне рад TH= TA 23 Henderson, log 1 de virage CH₂CH₂ SH + utiliser le jaune Ан: рка (10-) pH = 13,4 21) Con= 2,75-10-² mal. L-4 It [H₂0 ] = ke 40-14 z 2,75-10-¹ (0) +4= 9,7 10-12 ve 12 • Allure pomble len conductimètre meave la cote de multiplie à une solution, Mesure conductimétrique d'alizanie. CH3CH₂ S = 3,6.16¹4 mol, L-1 llente au on feat faciliment pk₂ à la 1/2 équivalence avec a = kxc. Hinlo) la conductance 6 de la solution, k étalonnet selon la T° it retrower сурах Асизена 5- que aver Q = [HO] (XWA++ -) + [CH₂CH₂5- ] Augus > Ano- + l'on 24) ko = Reactions quartitatives et 25 et x donc CH3 CH₂5- (aq) + Е Сюз сиз биз [3 C₂-J [W30+ ] et 26) on ecut la reaction entre les kº = d'où CH3 CH₂ S- (ap) + 1,0.10-1 on 28) 1,0,10-¹-% d'ou [HQ] = [#₂0+] = 2,75.10-¹ mal. L 4 p=- los [4₂0¹) = 0,6 x = [HOT] = [430+] ph= aurait C Cuz CH₂ SH] [HO-] [H₂o+] с Сиз Сн25-3 [4307] T fu - 27) Lone de virage: VE = 7₁5 mL H30+ (ap) et succemies. 1 KA √ 4° 1,0.10° 1 de сно з нго се عمالناحيد Ане 2, 23, 10-3 mal. L-1 CH3CH₂SH (cp) + H₂ole) 2-8 = вод Сизот ј= 11,3 10-9,7 le 5,5 = 4,46-10-2 rouge ions Methode des targents V₂ = 7,5mL ethanet hiolati CH3CH2SH Cap) + Họ le) C 22 = 2, 23. 10-3 mol. 24 10 ke 9,4 coherent methyle et l'eau. 10-9,3 29 On wine Qu en %. k₂" 14 d'ou fout place 10 10-9,7 Сиз сн25- forte est KA à Ne 2 31) Avant le dosage CH3CHSH lạp) Hà Cạp ) Ch30 S-lạp) Heoce) H30+ (ap) + Ho (ap) = 211₂0ce) CH3CH₂5 (₁) + H₂0+ (qq) = H₂ole)+ Ch₂ CM₂ SK (ap) 10 1,0 40 4,3 1,0,10-1 = 0 сиз сил SH (од ) + tiber J mut - x 4 злоч car à far de MV MV ры la demi- équivalence pH-PKA, un acide forth. CH₂ CM₂ SH Ho (ap) -x les réactions sont olseres ki = 10 O x 14 CH₂ CH₂ - (ap) + 1₂0(e) succemies coc Ho- est China, 35 Aux et cherche ссиз сне 5-) = 10. 10-1 Cho'l a l'aide du litrage, de l'équivalere, les réactifs ont été introduits stoechiometriques, excés, donc % A Сизсизды est 1,0. 10-^ mal. L-1 пско-) с = спскјотба V₁ [no-] = VEIX VALL CHO-] = 0,077 mol/L um (NaOH) le réactif limitant mol. 1-1 сизсича m (HONa 1 = [NO-] x MCHO NQ ) x Vy dans = 0,077 X (1+16 +23) x 26-10-3 = 0,062 g CH₂ CUSH propations