Cinétique, isomères, acide base, conductimétrie, concours Puissance 11 ( Fesic ) 2013.

Cinétique. Les ions iodure I- réagissent avec les ions peroxodisulfate S2082-. L'équation associée à la réaction s'écrit: 2I-(aq) + S2082-aq ---> I2(aq)+ 2 SO42-(aq) A t = 0, on réalise un mélange réactionnel S à partir d'une quantité de matière d'ions iodure n1 = 5,0.10-3 mol et d'un volume V2 = 10,0 mL de solution aqueuse de peroxodisulfate de sodium (2Na+(aq)+ S2082-aq) de concentration molaire en soluté apporté C2= 5,0.10-3 mol.L-1. La courbe ci-dessous représente l'évolution de l'avancement x en fonction du temps t. a) Si la température augmente, la valeur de l'avancement maximal Xmax sera plus importante. Faux. L'avancement final sera plus rapidement atteint, la température étant un facteur cinétique. b) Pour obtenir, à l'instant t = 10 min, un avancement x égal à 0,015 mol, on peut utiliser un catalyseur. Faux Xmax ne peut pas être supérieur à 50 µmol, l'ion peroxodisulfate étant le facteur limitant. c) Le temps de demi-réaction est égal à environ 5 minutes. Faux. d) A l'instant t = 20 minutes, la quantité de matière restante en ions peroxodisulfate est égale à environ 12 µmol. Vrai. L'avancement est proche de 38 µmol. Isomères : Les formules topologiques de deux molécules A et B sont données ci-dessous. a) La formule brute de la molécule A est : C5H11O. Faux. La molécule ne comptant que des atomes de carbone, hydrogène et oxygène, le nombre d'hydrogène est pair. C5H12O. b) La molécule B est un isomère de la molécule A. Vrai. c) La molécule A ne possède pas de diastéréoisomères. Vrai. Il n'y a pas de double liaisons carbone - carbone. d) La molécule A n'a que deux conformères. Faux. On passe d'un conformère à un autre pas simple rotation autour d'une liaison simple carbone carbone : il y a de nombreuses conformations. . IR. Le rouge de méthyle est un indicateur coloré. Sa teinte est rouge en milieu très acide et jaune en milieu basique. On a représenté ci-dessous la formule topologique des deux formes acide et basique présentes dans une solution aqueuse de cet indicateur coloré. Donnée : constante d'acidité du couple (forme 2 / forme 1) : Ka = 10-5,2. a) La masse molaire ionique de la forme 1 est égale à 268 g/mol. Vrai. C15 H14O2N3- : M =12*15 +14 +32 +3*14 =268 g/mol. b) Lorsque la forme 2 est prépondérante, la solution a une teinte jaune. Faux. La forme 2 est la plus protonée, donc présente en milieu très acide : sa teinte est rouge. c) La forme 1 absorbe essentiellement dans le bleu.Vrai La forme 1 a une teinte jaune, elle absorbe la couleur complémentaire du jaune, c'est à dire le bleu. d) A pH =4,2, [forme 2] / [forme 1] = 0,10. Faux.  pKa = 5,2.pH = pKa + log [forme 1] / [forme 2] ; log [forme 1] / [forme 2] = 4,2 -5,2 = -1 ;  [forme 1] / [forme 2] =0,10. Dosage. On désire doser l'acide ascorbique C6H806 contenu dans un comprimé de vitamine C. On écrase un demi comprimé de vitamine C dans un mortier. On introduit la poudre dans une fiole jaugée de 100 mL, on complète avec de l'eau distillée, on obtient la solution S. On prélève 10 mL de la solution S que l'on dose avec une solution d'hydroxyde de potassium (K+(aq)+ HO-(aq)) de concentration molaire c = 1,0.10-2 mol.L-1. La courbe de ce titrage pH-métrique est représentée ci-dessous, où Vb est le volume d'hydroxyde de potassium versé. Données : couples acide/base intervenant au cours du dosage: C6H806(aq) / C6H706-(aq) et H2O(1/)HO-(aq); masse molaire moléculaire de C6H806 : M = 176 g/mol. a) La valeur du pKa du couple auquel appartient l'acide ascorbique est voisine de 4. Vrai. b) L'acide ascorbique est un acide fort. Faux. Le pH à l'équivalence n'est pas égal à 7, ( la potasse est une base forte ). c) Un comprimé contient plus de 250 mg de vitamine C. Vrai. A l'équivalence n(C6H806 ) = c VBE  =0,010 *12 10-3 = 1,2 10-4 mol dans 10 mL soit 1,2 10-3 mol dans 100 mL soit 2,4 10-3 mol dans un comprimé. m = 2,4 10-3 * 176 =0,42 g. Il existe quatre stéréoisomères de configuration a, b, c, et d de l'acide ascorbique dont l'un est la vitamine C. Parmi les quatre stéréoisomères de configuration de l'acide ascorbique a et c sont diastéréoisomères. Faux.  En dehors du cycle il n'y a pas de liaison C=C, donc a et c ne sont pas diastéréoisomères.

Conductimétrie. La concentration molaire en ions chlorure Cl- peut être déterminée à l'aide d'un dosage conductimétrique. Un volume de la solution à doser est prélevé avec une pipette jaugée. Lors de l'ajout d'une solution de nitrated'argent (Ag+(aq+)NO3-(aq) de concentration connue, la conductivité du mélange est mesurée.   La réaction support de cette transformation chimique est : Ag+(aq)+ Cl-(aq)~ AgCl(s). L'évolution de la conductivité en fonction du volume de solution de nitrate d'argent introduit est présentée ci-dessous. a) Avant le volume équivalent, l'une des raisons expliquant la diminution de la conductivité du mélange est la formation du précipité de chlorure d'argent AgCl(s). Faux. Les ions argent sont en défaut et on remplace des ions chlorure par des ion nitrate de conductivité molaire inférieure. b) Le volume équivalent de ce dosage est environ égal à 16 mL. Vrai. c) La conductivité du mélange croît après le volume équivalent car il y a de plus en plus d'ions chlorure dans le mélange. Faux. Les ions argent sont en excès et on ajoute des ions nitrate. d) Un dosage pH-métrique peut être utilisé pour déterminer la concentration molaire en ions chlorure. Faux. Les ions chlorures n'ont aucune propriété acido-basique.

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