acide base, échange thermiques, conductimétrie.  concours kiné St Michel 2008.

acide base. Texte : soient 6 solutions aqueuses, obtenues par dissolution dans l'eau pure, à une certaine température, de 6 produits différents : Solution (1) : chlorure de potassium (K+ + Cl-) Solution (2) : chlorure d'ammonium NH4+ + Cl-. Solution (3) : hydroxyde de potassium K+ + HO-. Solution (4) : ammoniac NH3. Solution (5) : chlorure d'hydrogène HCl. Solution (6) : fluorure de potassium K+ + F-. A. Le pH de la solution (1) est supérieur au pH de la solution (6). B. Le pH de la solution (6) est supérieur au pH de la solution (4). C. Le pH de la solution (2) est supérieur au pH de la solution (5). D. Le pH de la solution (1) est égal à 7. E. Le pH de la solution (3) est inférieur au pH de la solution (4). Toutes les solutions ont la même concentration c=0,01 mol/L. pKa(NH4+ /NH3) =9,2 ; pKa(HF /F-) =3,2 ; pKe=13.  Analyse : La solution 1 contient les ions K+ et Cl- qui ne sont ni des acides ni des bases ; le pH de cette solution est 13/2 = 6,5. (D : faux) La solution 6 contient l'ion fluorure, une base faible : le pH de cette solution est supérieure à 6,5. (A : faux) L'ion fluorure est une base plus faible que l'ammoniac (B : faux) L'ion H3O+ ( solution 5) est un acide plus fort que NH4+( solution 2). (C : vrai) L'ion hydoxyde ( solution 3) est une base plus forte que l'ammoniac ( solution 4) (E : faux)   Soit une solution aqueuse d'un acide AH, de concentration molaire Ca, dans laquelle se produit la réaction : AH aq + H2O (l) = A-aq + H3O+aq. La constante d'acidité du couple AH aq /A-aq est vaut : 4 10-3 ; 4 10-4 ; 3,2 10-2 ; 5 10-3 ; 2 103. Données : t = 0,2 ; ca=8 10-3 mol/L. Analyse : K= t2 Ca/(1-t) = 0,22*8 10-3 / 0,8 = 4 10-4.   échanges thermiques. A. La liquéfaction est une transformation chimique exothermique. La liquéfaction est une transformation physique. B. Un changement d'état s'accompagne toujours de la rupture de liaisons intermoléculaires. un changement d'état exothermique s'accompagne de la formation de liaisons intermoléculaires un changement d'état endothermique s'accompagne de la rupture de liaisons intermoléculaires le terme "toujours "était donc de trop. C. L'énergie de cohésion intermoléculaire d'un liquide est sa chaleur latente de liquéfaction. L'énergie de cohésion d'un liquide est l'énergie qu'il faut fournir pour dissocier une mole de molécules ( à l'état liquide ) en une mole de molécules à l'état gazeux. D. L'énergie libérée vers l'extérieur par un système chimique est de signe positif. E. Au cours d'un changement d'état exothermique, l'ordre moléculaire augmente. ( vrai ) Passage d'un liquide à un solide, d'un gaz à un liquide : passage à un état plus condensé.   Texte : Soit la réaction chimique : 4 HCl(g) + O2(g) = 2 Cl2(g) + 2H2O(g) L'énergie échangée par la combustion de 20 mol de HCl avec le milieu extérieur est : +1,10 MJ ; -120 kJ ; -110 kJ ; -550 kJ ; +110 kJ Données : Energies de cohésion intramoléculaires ( en valeurs absolues) en kJ/mol. HCl : 430 ; Cl2 : 240 ; O2 : 490 ; H2O : 920. Pour 4 moles de HCl : 4 Ec(HCl) +Ec(O2)- 2Ec(Cl2) -2Ec(H2O) 4*430 + 490 -2*240-2*920 = -110 kJ Pour 20 moles de HCl : -110*5 = -550 kJ.     Conductimétrie. A. La conductance d'une solution, lue par deux cellules conductimétriques différentes est identique. La conductance G dépend de la cellule ; la conductivité s est indépendante de la cellule. B. La conductivité d'une solution dépend des caractéristiques géométriques de la cellule. C. La résistance d'une solution peut s'exprimer en S-1. (vrai)  La résistance est l'inverse de la conductance exprimée en siemens S. D. La conductivité d'une solution augmente si la température de la solution augmente. (vrai) E. La conductance d'une solution diminue, si l'intensité traversant la cellule au cours de la mesure, diminue. La conductance dépend uniquement de la constante de la cellule et de la conductivité de la solution, qui dépend elle même de la température et de l'électrolyte. L'intensité I ne peut varier que si la tension U varie, on ne peut donc raisonner à tension constante, G ou R sont constants et indépendants de I et U   La conductance d'une solution saturée d'hydroxyde de calcium Ca(OH)2 est :  50 mS ; 5 mS ; 3 mS ; 300 mS ; 5 mS. Conductivité molaire ionique en mS m2 mol-1 : l Ca2+ = 10 ; l HO- = 20. Solubilité de l'hydroxyde de calcium s = 10 mmol/L; constante de la cellule k= 1 cm.  Analyse : Ca(OH)2 (s) = Ca2+ aq + 2HO-aq ; [Ca2+ aq]= s = 10 mol m-3 ; [ HO-aq ] = 2 s = 20 mol m-3. s =l Ca2+ [Ca2+ aq] + l HO- [ HO-aq ] avec l Ca2+ = 0,01 S m2 mol-1; l HO- = 0,02 S m2 mol-1. s = 0,01 *10 + 0,02 * 20 = 0,5 S m-1. Conductance G ( S ) = k(m) s ( S m-1) avec k = 0,01 m. G= 0,01*0,5 = 5 10-3 S = 5 mS. Chlorure d'argent. Texte : le chlorure d'argent se dissout dans l'eau suivant : AgCl(s) = Ag+aq + Cl-aq. Constante d'équilibre K= 10-10.  La quantité de chlorure d'argent AgCl dissout dans 1 L d'une solution de chlorure de sodium NaCl de concentration c = 0,01 mol/L est : 1 mmol/L ; 10 nmol/L ; 5 mmol/L ; 1 mmol /L ; 10 mmol/L. Analyse : K= [Ag+aq][Cl-aq] ; on pose s = [Ag+aq] La solution de chlorure de sodium apporte des ions chlorure en quantité bien supérieure aux ions apportés par la dissolution du chlorure d'argent solide. D'où [Cl-aq] ~ C =0,01 mol/L. Par suite s = K/ [Cl-aq] ~ K/C = 10-10/0,01 = 10-8 mol/L soit 10 * 10-9 mol/L = 10 nmol/L.

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