Pile ; alcane à identifier ; conductivité  concours kiné Berck 2008.

Pile. Texte : On considère la pile suivante dont le schéma conventionnel s'écrit : - Zn(s) /Zn2+aq // Ni2+aq/Ni(s) + L'électrode de zinc plonge dans un becher contenant un volume V= 100 mL d'une solution telle que [Zn2+aq]i =0,200 mol/L. L'électrode de nickel plonge dans un becher contenant un volume V= 100 mL d'une solution telle que [Ni2+aq]i =0,200 mol/L. Cette pile fonctionne pendant Dt=2h 30 min et débite un courant d'intensité constante I = 35,0mA. 1 F = 9,65 104 C mol-1. Analyse : Question relative à l'anode. Anode signifie " oxydation " du métal le plus réducteur. Le réducteur s'oxyde et cède des électrons : l'anode est donc négative. L'anode est le zinc ; ce dernier s'oxyde suivant : Zn(s) = Zn2+aq+ 2e-. Question relative à la charge électrique libérée lors du fonctionnement. Q = I D t avec I = 0,035 A et Dt = 2*3600*1800 = 9000 s Q = 0,035*9000 =315 C. Question relative à l'avancement final xfin. Quantité de matière d'électron : n(e-) =Q/F = 315/9,65 104 =3,264 10-3 mol. Or Zn(s) = Zn2+aq+ 2e- doù la quantité de matière de zinc ayant réagi, c'est à dire l'avancement final : n( Zn) = ½ n(e-) = 0,5*3,264 10-3 = 1,63 10-3 mol. Question relative à l'augmentation de masse du nickel. M(Ni) = 58,7 g/mol. Ni2+aq+ 2e- = Ni(s) d'où n(Ni) = ½n(e-) = 0,5*3,264 10-3 = 1,63 10-3 mol. masse (g) = masse molaire (g/mol) * qté de matière (mol) m = 1,63 10-3 *58,7 = 9,58 10-2 g = 95,8 mg. Question relative à la concentration finale des ions Zn2+aq. Qté de matière initiale : [Zn2+aq]i V = 0,2*0,1 = 0,02 mol. Qté de matière formé : 1,63 10-3 mol. Qté de matière finale : 0,02 + 1,63 10-3 = 0,0216 mol dans 0,1 L [Zn2+aq]f = 0,0216/0,1 = 0,216 mol/L = 216 mmol/L.   Identifier un alcane. Texte : on réalise la combustion complète d'unvolume de 150 mL d'un alcane gazeux. Cette combustion nécessite un volume minimum de 750 mL de dioxygène gazeux. Il se forme du dioxyde de carbone et de l'eau. Les volumes gazeux sont mesurés dans les mêmes conditions de température et de pression. Analyse : Question relative à la masse molaire de l'alcane gazeux. ( 16 ; 30 ; 44 ; 58 ; 72 ; aucune réponse exacte ) CnH2n+2 + 1,5 n+0,5 O2 = nCO2 +( n+1) H2O. Les quantités de matière des gaz étant proportionnelles aux volumes de ces gaz. 750 étant ègal à 5 *150 , on en conclut que 1 mol d'alcane gazeux nécessite 5 mol de dioxygène. 5 = 1,5n+0,5 soit n = 3. C3H8 ; M = 3*12+8 = 44 g/mol.   Conductivité. Analyse : une solution aqueuse S1 de chlorure de sodium a une concentration massique en soluté apporté C1 = 2,89 g/L. Une solution aqueuse S2 de chlorure de calcium a une concentration massique en soluté apporté C2 = 3,47 g/L. On introduit dans une fiole jaugée de 50,0 mL : V1 = 10 mL de S1, V2 = 20 mL de S2, de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge. On note S la solution ainsi préparée à 25 °C. Na : 23 ; Cl : 35,5 ; Ca : 40,1 g/mol. Question relative aux concentrations molaires des ions dans la solution S. M(NaCl) = 58,5 g/mol ; C1 = 2,89 / 58,5 = 4,94 10-2 mol/L NaCl solide = Na+ aq + Cl- aq. n( Cl- aq)= n(Na+ aq)= C1V1 = 4,94 10-2 * 10= 0,494 mmol. M(CaCl2) = 111,1 g/mol ; C2 = 3,47 /111,1 = 3,123 10-2 mol/L CaCl2 solide = Ca2+ aq + 2Cl- aq. n( Cl- aq)= 2C2V2 = 2*3,123 10-2 * 20= 1,249 mmol. Qté de mlatière totale en ion chlorure : n( Cl- aq) totale=1,249+0,394 = 1,743 mmol n( Ca2+aq)= C2V2 =3,123 10-2 * 20= 0,6246 mmol. Puis diviser les quantités de matière (mmol) par le volume de la fiole jaugée ( 50 mL) pour obtenir une concentration en mol/L. [Na+ aq]= 0,494/50 = 9,88 10-3 mol/L = 9,88 mmol/L = 9,88 mol m-3. [Cl- aq]= 1,743/50 = 3,49 10-2 mol/L = 34,9 mmol/L =34,9 mol m-3. [Ca2+aq]= 0,6246/50 = 1,25 10-2 mol/L = 12,5 mmol/L =12,5 mol m-3. Texte : on donne les conductivités des ions en S m2 mol-1 à 25°C lNa+ =5,01 10-3 ; lCl- =7,63 10-3 ; lCa2+ =11,9 10-3. (0,464 ; 0,512 ; 0,617 ; 0,874 ; 0,978 ; aucune réponse exacte) Analyse : Question relative à la conductivité (Sm-1) de la solution. s = lNa+[Na+ aq] +lCl- [Cl- aq] +lCa2+[Ca2+aq] s =10-3 (5,01*9,88 + 7,63*34,9+11,9*12,5) s =10-3 (49,50 +266,3+148,75) = 0,464 S m-1.

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