chimie : pile, alcootest, acide nitreux, concours kiné.

Pile cuivre argent. Cu2+aq + 2 Ag(s) = Cu(s)  + 2 Ag+(aq) ; constante K= 4 10-6. Les deux solutions ont la même concentration C = 0,01 mol/L. - Le quotient de réaction initial vaut Qr i = 0,01. Vrai. Qr i =[Ag+(aq)]2 i / [Cu2+aq] i  =0,012 / 0,01 = 0,01. - La réaction évoluera dans le sens indirect, disparition des produits. Vrai. Qr i est supérieur à la constante d'équilibre K, la réaction évoluera dans le sens indirect, consommation des produits. - La borne positive de la pile est l'argent. Vrai. Cu(s) = Cu2+aq + 2e-, l'oxydation du cuivre libère des électrons. Le cuivre est la borne négative ; l'argent est la borne positive. - Le schéma conventionnel de la pile est : Cu(s) / Cu2+aq // Ag+(aq) / Ag(s) Vrai. La borne négative est écrite  à gauche. Alcootest. On oxyde l'éthanol contenu dans V =10 mL de sang  par V1 = 20 mL d'une solution acidifiée de dichromate de potassium K2Cr2O7 en excès, de concentration C1 = 0,010 mol/L. couple oxydant / réducteur : Cr2O7 2- (aq) / Cr 3+ (aq) ; Puis l'excès de dichromate est dosé par une solution d'iodure de potassium KI de concentration C2 = 0,020 mol/L. Le volume équivalent est V2 = 24 mL. couple oxydant / réducteur : I2 aq / I- aq.   Quelle est la formule et le nom  du produit formé par oxydation de l'éthanol ?  CH3COOH : acide éthanoïque ou acétique. Ecrire les demi-équations électroniques et les équations bilan de chaque réaction d'oxydo-réduction. Cr2O7 2- : l'oxydant ( couleur orange) se réduit en ion Cr 3+ vert CH3CH2OH l'alcool réducteur s'oxyde en CH3COOH 2 fois { Cr2O7 2- + 14H+ + 6e- = 2 Cr 3+ + 7 H2O} 3 fois { CH3CH2OH + H2O = CH3COOH + 4H++4e-}. 2Cr2O7 2- + 3CH3CH2OH + 16H+ = 4 Cr 3+ + 3CH3COOH + 11 H2O (1) Cr2O7 2- + 14H+ + 6e- = 2 Cr 3+ + 7 H2O 3 fois {2I- aq =  I2 aq + 2e- } Cr2O7 2- + 14H+ + 6I- aq = 2 Cr 3+ + 7 H2O +3 I2 aq  (2) Quelle est la quantité de matière utilisée pour oxyder l'éthanol. Quantité de matière initiale d'ion dichromate : n0 = V1 C1 = 20*0,01 = 0,2 mmol. Quantité de matière d'ion dichromate en excès : n(I-) initial : V2 C2 = 24*0,02 = 0,48 mmol. avancement (mmol) Cr2O7 2- + 6 I- aq initial 0 nexcès V2 C2 =0,48 en cours x nexcès-x 0,48-6x fin xmax nexcès-xmax =0 0,48-6xmax = 0 0,48-6xmax = 0 donne : xmax =0,48/6 =0,08 mmol nexcès-xmax =0 donne : nexcès= xmax =0,08 mmol. Quantité de matière d'ion dichromate utilisée pour oxyder l'alcool : 0,2-0,08 = 0,12 mmol. Quelle est la concentration massique ( g/L) de l'éthanol dans la prise de sang de 10 mL ? avancement (mmol) 2Cr2O7 2-  + 3CH3CH2OH initial 0 0,12 nalcool en cours x 0,12 -2x nalcool-3x fin xmax 0,12 -2xmax =0 nalcool-3xmax =0 0,12 -2xmax =0 donne : xmax =0,06 mmol nalcool-3xmax =0 donne : nalcool= 3xmax =3*0,06 = 0,18 mmol dans 10 mL Masse molaire de l'éthanol M = 2*12+6+16 = 46 g/mol. Masse d'alcool dans 10 mL : m =nalcool M =0,18 10-3 *46 =8,28 10-3 g dans 0,01 L soit 8,28 10-3 /0,01 = 0,83 g/L. Acide nitreux HNO2. Ecrire l'équation de la réaction de l'acide nitreux avec l'eau ; quel est le type de réaction ? Justifier. couples acide base : HNO2 aq / NO2-aq et  H3O+aq / H2O (l) HNO2 aq +H2O (l) = NO2-aq +H3O+aq. Il y a échange de proton entre l'acide nitreux et l'eau : c'est une réaction de type acide base. On donne les caractéristiques d'une solution d'acide nitreux : V = 500 mL ; C = 5,0 10-3 mol/L et pH = 3,0. Déterminer l'avancement final xf, l'avancement maximal xmax et le taux d'avancement final t. avancement (mol) HNO2 aq +H2O (l) = NO2-aq +H3O+aq initial 0 VC=2,50 10-3 solvant 0 0 en cours x 2,50 10-3-x en x x fin si totale xmax 2,50 10-3-xmax = 0 xmax =2,50 10-3mol large xmax xmax fin si équilibre xfin 2,50 10-3-xfin excès xfin xfin= V 10-pH = 5,0 10-4 mol t = xfin / xmax = 5,0 10-4 / 2,50 10-3 =0,20 ( 20 %). Calculer le quotient de réaction à l'équilibre : Qr éq = [H3O+aq]éq [NO2-aq]éq / [HNO2 aq]éq ; [H3O+aq]éq = [NO2-aq]éq =10-pH =10-3 mol/L ; [HNO2 aq]éq = (2,50 10-3-xfin)/ V = 4,0 10-3 mol/L. Qr éq = 10-6 / 4,0 10-3=2,5 10-4. Caractéristiques d'une autre solution d'acide nitreux : C = 1,4 10-4 mol/L ;  pH = 4,0 ; t = 71 % ; Qr éq = 2,5 10-4. Quelle est le rôle d'une dilution sur un acide faible ? La valeur du quotient de réaction à l'équilibre, ou constante d'équilibre ne dépend que de la température. A température constante, en diluant un acide faible, comme l'acide nitreux, on déplace l'équilibre HNO2 aq +H2O (l) = NO2-aq +H3O+aq dans le sens direct, dissociation de l'acide. A température constante, par dilution, un acide faible se rapproche du comportement d'un acide fort. acide nitreux et méthylamine CH3NH2. CH3NH2 aq + HNO2 aq = NO2-aq +CH3NH3+ aq ; K = 3,2 106. Caractéristiques de la solution : V = 1,0 L ; quantités de matière initiales :  n(HNO2)=n1 = 5,0 10-3 mol ;  n(CH3NH2)=n2 = 2,0 10-3 mol ; Dans quel sens évolue ce système ? Qr i =[NO2-aq]i [CH3NH3+ aq]i / ([HNO2 aq]i [CH3NH2 aq]i )= 0 x 0 / (n1 x n2) = 0 Qr i < K, le système évolue donc dans le sens direct. Exprimer le quotient de réaction  à l'équilibre en fonction de l'avancement final xf. Qr éq=[NO2-aq]éq [CH3NH3+ aq]éq / ([HNO2 aq]éq [CH3NH2 aq]éq ) avancement (mol) CH3NH2 aq + HNO2 aq = NO2-aq CH3NH3+ aq initial 0 n2 n1 0 0 en cours x n2-x n1-x x x fin xf n2-xf n1-xf xf xf Qr éq= xf2 / [(n1-xf)(n2-xf)]. La résolution de cette équation donne xf =2 10-3 et 5 10-3. Calculer le taux d'avancement final et conclure. La valeur xf = 5 10-3car l'avancement final ne peut pas être supérieur à xmax. Dans l'hypothèse d'une réaction totale, CH3NH2 constitue le réactif limitant et xmax = n2 = 2,0 10-3 mol Taux d'avancement final : t = xf /xmax =2,0 10-3 / 2,0 10-3  = 1 Le taux d'avancement final étant égal à 1, la réaction est totale.

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