Aurélie 04/04/07
 

Concours Kiné : alcootest ; oxydation ménagée de l'éthanol 2007 ( EFOM)

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Question 1 : 1 pts/10 sans calculatrice. Préciser la (les) bonne (s) réponse(s) en justifiant.

Un ester de masse molaire M=116 g/mol peut être obtenu par l'action de l'éthanol sur un acide carboxylique. C : 12 ; H : 1 ; O : 16 g/mol. L'acide a pour nom :
acide butanoïque ; acide pentanoïque ; acide propanoïque ; acide hexanoïque.

 M(ester) = M(acide) + M(alcool)-M(eau)

M(acide) = M(ester)-M(alcool)+M(eau) =116-46+18 = 88 g/mol

Formule de l'acide carboxylique : CnH2nO2 : M= 14n+32=88 ; n= 4 ; acide butanoïque.

On étudie une pile cuivre argent. On considère la réaction de constante d'équilibre K=4 10-16 et dont l'équation s'écrit :

Cu2+(aq) + 2Ag(s) = 2Ag+(aq)+ Cu(s).

Les solutions contenant les ions Cu2+(aq) et Ag+(aq) ont la même concentration molaire c=1 10-2 mol/L.

  1. Le quotient de réactionà l'état initial vaut Qr i = 10-2. vrai.
    Qr i =[Ag+]i2 / [Cu2+]i = c2/c = c = 10-2.
  2. La réaction va évoluer dans le sens de la consommation des produits. vrai.
    Qr i >K, donc évolution dans le sens inverse, de la droite vers la gauche.
  3. Le pôle moins de la pile est l'électrode de cuivre, son pôle + est l'électrode d'argent. vrai.
    La réaction spontanée est 2Ag+(aq)+ Cu(s) = Cu2+(aq) + 2Ag(s)
    Cu s'oxyde ; il libère des électrons : il constitue l'anode négative.
  4. Le schéma fonctionnel de la pile est donc : Cu(s) | Cu2+(aq)||Ag+(aq) |Ag(s) vrai.

 

Question 2 : 4,5 pts/10

Suite à un alcootest positif un automobiliste subit une prise de sang. On prélève 10 mL de sang. Pour oxyder l'éthanol contenu dans cet échantillon on y ajoute un peu d'acide sulfurique, une solution de dichromate de potassium K2Cr2O7 en excès de concentration molaire 10-2 mol/L et de volume 20 mL. L'un des couples qui intervient est Cr2O72-/Cr3+.

Le dichromate en excès est dosé en ajoutant, en milieu acide, une solution d'iodure de potassium KI de concentration molaire 2 10-2 mol/L. Pour obtenir l'équivalence, il a fallu verser 24 mL de cette dernière solution. L'un des couples qui intervient est I2/I-.

On dressera les tableaux d'avancement des réactions chimiques étudiées.

  1. Préciser le nom, la nature et la formule semi-développée du produit formé lors de l'oxydation ménagée de l'éthanol.
  2. Ecrire les demi-équations électroniques relatives aux trois couples oxydo-réducteur.
  3. Ecrire l'équation bilan de chacune des réactions d'oxydo-réduction.
  4. Déterminer le nombre de moles de Cr2O72- utilisé pour l'oxydation de l'éthanol.
  5. Déterminer la concentration massique en g/L de l'éthanol et en déduire la masse d'alcool contenue dans le sang, sachant que le volume sanguin total est 5 L.
    Aide aux calculs : 18*46 = 828.
L'oxydation ménagée de l'éthanol, alcool primaire conduit à un acide carboxylique, l'acide éthanoïque CH3-COOH.

Demi-équations électroniques relatives aux trois couples oxydo-réducteur :

équation de la réaction entre les ions dichromate et l'éthanol :

2 fois { Cr2O72- + 14 H+ + 6 e- = 2 Cr3++7 H2O }

3 fois { CH3-CH2OH +H2O = CH3-COOH + 4e- + 4H+}

2 Cr2O72- + 16 H+ + 3 CH3-CH2OH = 4 Cr3++ 11H2O + 3 CH3-COOH

équation de la réaction entre les ions dichromate et iodure :

Cr2O72- + 14 H+ + 6 e- = 2 Cr3++7 H2O

3 fois {2I- = I2 + 2e- }

Cr2O72- + 14 H+ + 6 I- = 2 Cr3++7 H2O + 3I2.

Nombre de moles de Cr2O72- utilisé pour l'oxydation de l'éthanol :
avancement (mol)
Cr2O72-
+ 14 H+
+ 6 I-
= 2 Cr3+
+7 H2O
+ 3I2
début
0
n
en excès
0,02*0,024 = 4,8 10-4
0
solvant en large excès
0
en cours
x
n-x
4,8 10-4 -6x
2x
3x
équivalence
xéq
n-xéq =0
4,8 10-4 -6xéq=0
2xéq
3xéq
4,8 10-4 -6xéq=0 donne xéq= 8 10-5 mol d'où n = 8 10-5 mol ion dichrmate en excès.

Quantité de matière initiale d'ion dichromate : 0,01*0,02 = 2 10-4 mol.

Quantité de matière d'ion dichromate utile pour oxyder l'éthanol : 2 10-4 -8 10-5=1,2 10-4 mol.

Concentration massique en g/L de l'éthanol :
avancement (mol)
2Cr2O72-
+ 16 H+
3 CH3-CH2OH
= 4 Cr3+
+11 H2O
+ 3CH3-COOH
début
0
1,2 10-4
en excès
n
0
solvant en large excès
0
en cours
x
1,2 10-4 -2x
n-3x
4x
3x
équivalence
xéq
1,2 10-4 -2x éq =0
n-3x éq=0
4xéq
3xéq
x éq =1,2 10-4 /2 =6 10-5 mol ; n=3x éq=1,8 10-4 mol dans 10 mL de sang

[alcool] = 1,8 10-4 / 0,01 =1,8 10-2 mol/L
M(alcool) = 46 g/mol d'où : 46*1,8 10-2 = 46*18 10-3 = 0,828 g/L ( réponse 0,83 g/L)

Masse d'éthanol contenue dans le sang : 5*0,828 = 4,1 g.
 

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