Concours manipulateur électroradiologie médicale Lyon 2008 acide monochloroacétique ; chromage : électrolyse ; précipitation ; acétate d'eugényle.

Répondre par vrai ou faux en justifiant. On prépare 1,00 L d'une solution aqueuse S d'acide monochloroacétique ClCH2-COOH. Le pKa du couple acide base associé est égal à 2,8 et le pH de la solution obtenue est 1,9. Lors du dosage d'un prélevement de 20,0 mL de la solution S par de l'hydroxyde de sodium telle que cb=0,50 mol/L, le volume équivalent mesuré est Véq=8,0 mL. La constante de la réaction de dosage est égale à 10-11,2. Faux. ClCH2-COOH + HO- = ClCH2-COO- + H2O. K = [ClCH2-COO-] / ([ClCH2-COOH ][HO-]) Or Ka = [ClCH2-COO-][H3O+] / [ClCH2-COOH ] soit [ClCH2-COO-] /[ClCH2-COOH ] =Ka /[H3O+] Repport dans K : K=Ka /([H3O+][HO-]) = Ka/Ke = 10-2,8/10-14 = 1011,2. A l'équivalence du dosage le pH est basique. Exact. A l'équivalence on a une solution de monoacétate de sodium ; la réaction prépondérante est : ClCH2-COO- + H2O = ClCH2-COOH + HO-. K' =1/K= 10-11,2. K' étant petit cette réaction est très limitée. avancement (mol) ClCH2-COO- + H2O = ClCH2-COOH + HO- initial 0 n1 = cb Véq =0,5* 8 10-3 = 4 10-3 solvant en large excès 0 0 en cours x n1 -x x x à l'équilibre xéq n1 -xéq~n1 xéq xéq Volume total : 20+8 = 28 mL = 0,028 K ; [ClCH2-COO-] =n1 /0,028 ; [ClCH2-COOH ] =[HO-] = xéq /0,028 Par suite K = 10-11,2 = x2éq /(0,028 n1) ; x2éq = 6,3 10-12*0,028* 4 10-3 ; d'où xéq = 2,65 10-8 mol ; [HO-] = 2,65 10-8 /0,028 =9,5 10-7 mol/L [H3O+] = 10-14 / 9,5 10-7 ~ 10-8 mol/L soit pH ~ 8. La concentration de la solution S est égale à 20 mmol/L. Faux. A l'équivalence 20 C = 8 cb ; C = 8/20*0,5 ; C= 0,2 mol/L = 200 mmol/L. La solution S a pu être préparée en dissolvant 18,9 g d'acide monochloroacétique dans de l'eau distillée. C : 12 ; H : 1 ; O : 16 ; Cl : 35,5 g/mol. Exact. M(ClCH2-COOH) = 35,5+2*12+3+32 = 94,5 g/mol m = n M = 0,2*94,5 = 18,9 g dissout dans 1 L.   Electrolyse. Pour lutter contre l'oxydation, un tube d'acier de bicyclette est chromé avec 1,04 g de dépôt électrolytique de chrome. Pour cela, on électrolyse une solution aqueuse de sulfate de chrome III par le passage d'un courant électrique d'intensité constante I= 10 A. 1F = 96,5 103 C mol-1. Cr : 52,0 g/mol. Il y a trois ions sulfate pour un ion chrome III dans la solution. Faux. La solution est électriquement neutre : 2 Cr3+ aq + 3 SO42-aq. Le dépôt s'effectue à l'anode. Faux. Réduction des ions chrome III à la cathode négative : Cr3+ aq + 3e- = Cr (s). Lorsque le dépôt est effectué, l'avancement de la réaction est de 0,020 mol. Exact. Quantité de matière finale de chrome : m/M = 1,04/52 = 0,02 mol. avancement (mol) Cr3+ aq + 3e- = Cr (s) initial 0 n1 n2 0 en cours x n1 -x n2 3x x à l'équilibre xéq n1 -xéq n2 -3xéq xéq xéq = 0,02 mol. La durée de l'électrolyse doit être de 193 s. Faux. Quantité de matière d'électrons : 3xéq = 3*0,02 = 0,06 mol Quantité d'électricité Q = 3xéq F = 0,06*96500 =5790 C Or Q=I Dt soit Dt = Q/I = 579/10 = 579 s.   On verse un volume V1 = 10 mL d'une solution aqueuse de chlorure de calcium( Ca2+aq + 2Cl- aq) de concentration c1 = 0,10 mol/L dans un volume V2=10 mL de solution de carbonate de sodium ( 2Na+aq + CO32-aq) de concentration molaire c2=0,10 mol/L. On observe la formation d'un précipité blanc de carbonate de calcium : Ca2+aq + CO32-aq = CaCO3 (s). Constante de cette réaction K = 108. Le quotient initial de réaction est supérieur à la constante d'équilibre. Faux. On observe la formation du précipité de carbonate de calcium : l'équilibre évolue dans le sens direct ; le principe d'évolution spontané conduit à : Qr i <K. Le quotient initial de réaction a pour valeur Qr i =100. Faux. Qr i = 1/([Ca2+aq]i[CO32-aq]i) [Ca2+aq]i = c1V1 / (V1 +V2) =0,10*10/20 = 0,05 mol/L. [CO32-aq]i= c2V2 / (V1 +V2) =0,10*10/20 = 0,05 mol/L. Qr i =1/ (0,05*0,05) = 1/(25 10-4) = 100*100/25 = 400. A l'équilibre, la concentration molaire en ion carbonate est [CO32-aq ]éq = 10-4 mol/L. Exact. K= 1/([Ca2+aq]éq[CO32-aq]éq) avancement (mol) Ca2+aq + CO32-aq = CaCO3 (s) initial 0 c1 V1 = 10-3 c2 V2 = 10-3 0 en cours x 10-3 -x 10-3 -x x à l'équilibre xéq 10-3 -xéq 10-3 -xéq xéq d'où [CO32-aq]éq=[Ca2+aq]éq = (10-3 -xéq)/(V1 +V2) = (10-3 -xéq)/ 0,02 = 50(10-3 -xéq) soit [CO32-aq]éq= 1/K½ = 1/104 = 10-4 mol/L. Après passage à l'étuve du précipité, on obtient une masse de 100 mg. Exact.  50(10-3 -xéq) = 10-4 ; 10-3 -xéq = 10-4 /50 = 2 10-6 mol ; xéq =9,98 10-4 mol. M(CaCO3) = 40+12+3*16=100 g/mol m = xéq M = 9,98 10-4 *100 = 9,98 10-2 g = 99,8 mg. L'eugénol extrait de l'huile essentielle des clous de girofle, est utilisée dans certains produits des domaines médical et dentaire en raison de ses propriétés antalgiques et antiseptiques. On peut également l'utiliser pour réaliser l'hémisynthèse de la vanilline, molécule aromatique présente dans la vanille. La vanilline est un ester de l'eugénol. Faux. La molécule de la vanilline ne possède pas le groupe caractéristique de la fonction ester. La vanilline possède une fonction aldehyde. Exact. La molécule X est l'acétate d'eugényle. Exact.

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