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Concours
kiné Assas 2011 : L'eau de Javel ; étude d'un monoalcool. |
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C'est une solution d'hypochlorite de sodium NaClO qui peut être obtenue par barbotage de dichlore gazeux dans une solution aqueuse de soude en excès. Donner l'équation chimique modèlisant la réaction entre le dichlore et la soude. Cl2(g) +2Na+aq +2HO-aq = 2Na+aq +ClO-aq +Cl-aq +H2O(l). On appelle degré chlorométrique (°Chl ) d'une eau de Javel le volume en litre de dichlore gazeux, mesuré dans les conditions normales de température et de pression nécessaire pour obtenir un litre d'eau de Javel. On dispose d'un berlingot de 250 mL d'eau de Javel du commerce (S1), dont la préparation a nécessité 0,536 mol de dichlore gazeux. Quel est le degré chlorométrique de cette eau de Javel ? V = 4*0,536 =2,144 mol de dichlore dans 1 L de Javel ; le volume molaire des gaz dans les CNTP vaut Vm = 22,4 L mol-1. Volume de dichlore : V = n Vm = 2,144*22,4 =48,0 L soit 48 °Chl. Le dichlore est obtenu par électrolyse d'une solution aqueuse de chlorure de sodium en milieu basique. Ecrire la demi-équation électronique correspondant à la synthèse du dichlore. 2Cl-aq = Cl2(g) + 2e-. A quelle électrode le dégagement de dichlore a-t-il lieu ? Quelle est le nom de cette réaction ? Les ions chlorures s'oxydent en dichlore. L'oxydation se produit à l'anode positive.
Donner les demi-équations électroniques intervenant dans cette réaction et son équation chimique. Réduction : 2 fois { ClO-aq +H2O(l) +2e- = Cl-aq +2HO-aq }. Oxydation : 4HO-aq = O2(g) +4e- +2H2O(l). Additionner et simplifier : 2ClO-aq = 2Cl-aq +O2(g). Cette réaction lente sera notée (1). Pour étudier la cinétique de la réaction (1), on prépare une solution diluée ( S2) de volume égal à 100 mL à partir de 25,0 mL de la solution (S1). Quel est le facteur de dilution ? F = 100 / 25 = 4,00. La solution S2 est introduite dans un ballonn hermétique de volume V = 1,20 L. La pression initiale à l'intérieur du ballon clos est P0 = 1,00 105 Pa, la température y est égale à 290 K. On mesure la variation de pression DP résultant du dégagement gazeux produit par la réaction (1). On néglige le volume de la solution devant le volume gazeux. Donner l'expression numérique de l'avancement x(mol) en fonction de DP. L'avancement x est égal à la quantité de matière de dioxygène formé. Ce gaz étant supposé parfait : x = n(O2) = DP V / (RT). La différence de pression finale observée est 40,0 103 Pa. Quel est l'avancement final xf ? Conclure. xf = 40,0 103 *1,2 10-3 / (8,31 *290) =1,99 10-2 mol. Calcul de xmax : Concentration [ClO-aq] dans S1 : 2,144 mol/L Tenir compte du facteur de dilution pour trouver la concentration de l'ion hypochlorite dans S2 : 2,144 / 4 = 0,536 mol/L soit une quantité de matière n(ClO-aq) = 0,536 * 0,100 = 5,36 10-2 mol. Or n(O2(g)) = ½ n(ClO-aq) =2,68 10-2 mol. xmax = 2,68 10-2 mol. Taux d'avancement final t = xf / xmax = 1,99 / 2,68 =0,743. Cette valeur étant inférieure à 1, la réaction (1) est limitée.
Etude d'un monoalcool. Un monoalcool primaire saturé A contient 18,2 % en masse d'oxygène. Quelles sont sa formule brute et sa masse molaire moléculaire ? CnH2n+2O ; M = 12 n +2 n +2 +16 = 14 n +18 g/mol. % massique d'oxygène : 16/M *100 = 18,2 ; 16 =0,182M = 0,182(14 n +18) ; 16= 2,548 n + 3,276 ; n = (16-3,276) / 2,548 = 5 ( C5H12O ; M = 88 g/mol ). L'action à chaud de HCl sur une solution de A conduit à un composé, halogéné B. Par ailleurs, on constate que A est ramifié et possède un atome de carbone asymétrique. Quels sont la formule topologique et le nom de A ? Même question pour B.  On chauffe A en présence d'acide sulfurique concentré et on obtient un composé C qui décolore une solution de dibrome. Quelle est la nature de la réaction observée ? Ecrire l'équation chimique modélisant cette réaction. Nommer le composé C et donner sa formule topologique. Le test avec le dibrome indique la présence d'un alcène. L'alcool A est donc déshydraté ( déshydratation d'un alcool ).
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