QCM oxydo-réduction, pile, électrolyse ( Kiné EFOM 2009)

On dispose d'un mélange constitué de nA = 0,1 mol de propan-1-ol ( noté A) et nB = 0,2 mol de propan-2-ol (noté B). On procède à l'oxydation ménagée , en milieu acide, de ce mélange par une solution aqueuse de dichromate de potassium en excès ( couple Cr2O72-/Cr3+). La concentration molaire de la solution de dichromate de potassium est 0,1 mol/L. Déterminer le volume minimal de solution de dichromate de potassium qu'il faut utiliser pour l'oxydation ménagée du mélange des deux alcools A et B. A B ( vrai) C D E F ( vrai) 660 mL 1330 mL 330 mL 500 mL 750 mL autre Analyse : Cr2O72- + 14 H+ + 6e- =2Cr3+ +7H2O (1) C3H8O ( A ) +H2O = CH3-CH2-COOH + 4e- +4 H+(2) C3H8O ( B ) = CH3-CO-CH3 +2e- +2 H+(3) 2 fois (1) + 3 fois (2) : 2 Cr2O72- + 3 C3H8O ( A ) + 16 H+=4Cr3+ +11H2O +3CH3-CH2-COOH 0,1 mol de A néccessite 0,067 mol d'ion dichromate. 1 fois (1) + 3 fois (3) : Cr2O72- + 3 C3H8O ( B ) + 8 H+=2Cr3+ +7H2O +3CH3-CO-CH3 0,2 mol de B néccessite 0,067 mol d'ion dichromate. Donc au total : n =0,067+0,067 = 0,133 mol d'ion dichromate Volume = n/c =0,133/ 0,1 = 1,3 L= 1330 mL. pile zinc argent. Une pile formée des couples Ag+ / Ag et Zn2+/Zn débite dans un circuit. Ag : 110 g/mol ; Zn : 65 g/mol ; 1 F = 105 C Déterminer l'intensité du courant sachant que la variation de masse de l'électrode d'argent est 1,10 g en 20 heures. A B C( vrai) D E F 9,5 mA 25,5 mA 13,9 mA 36,5 mA 52,5 mA autre Analyse : réduction de Ag+ suivant : Ag+ + e- = Ag(s) quantité de matière (mol) n (Ag+) = n(e-) = m/M = 1,10/110 = 0,01 mol Quantité d'électricité Q = 0,01*105 = 1000 C t =20 heures = 20*3600 s = 72 000 s intensité i =Q/t = 1000/72000 = 1/72 =0,0139 A = 13,9 mA. Déterminer la variation de mase de la lame de zinc pendant la même durée. A( vrai) B C D E F -325 mg 129 mg -129 mg -226 mg -525 mg autre Analyse : Oxydation du zinc : Zn = Zn2+ + 2e- ; la masse de zinc diminue. Bilan : Zn + 2Ag+= Zn2+ +2Ag Quantité de matière de zinc : n(Zn) = 0,5 n(Ag) = 0,005 mol masse de zinc disparue : m =- n M = -0,005*65 = -0,325 g = -325 mg oxydation de l'éthanol. L'éthanol peut être oxydé en acide éthanoïque CH3-COOH par une solution de dichromate de potassium K2Cr2O7 acidifiée. M(éthanol) = 46 g/mol ; m(K2Cr2O7) = 294 g/mol. Déterminer la masse de dichromate de potassium nécessaire pour oxyder 9,2 g d'éthanol ? A B( vrai) C D( vrai) E F 48,6 g 39,2 g 55,8 g 64,6 g 72,0 g autre Analyse : Cr2O72- + 14 H+ + 6e- =2Cr3+ +7H2O (1) C2H6O +H2O = CH3-COOH + 4e- +4 H+(2) 2 fois (1) + 3 fois (2) : 2 Cr2O72- + 3 C2H6O + 16 H+=4Cr3+ +11H2O +3CH3-COOH Quantité de matière (mol) : n(éthanol) = m/M = 9,2 /46 =0,2 mol n(dichromate) = 0,2*2/3 = 0,133 mol masse de dichromate de potassium m = n /M = 0,133*294 =39,2 g   sel de Mohr et ion permanganate On appelle sel de Mohr un corps cristallisé possédant la composition FeSO4, (NH4)2SO4, 6H2O. Masse molaire M = 392 g/mol. Il fournit lors d'une dissolution l'ion Fe2+. On dissout 0,784 g de sel de Mohr dans 100 mL d'eau. Couples redox Fe3+/Fe2+ ; MnO4- / Mn2+. Déterminer la concentration molaire (mol/L)en ion fer (II) de la solution. A B( vrai) C D E F 3 10-3 0,02 3,5 10-2 4,5 10-3 0,10 autre Analyse : Quantité de matière de sel de Mohr = quantité de matière Fe2+ = m/M = 0,794/392 =0,002 mol c= n/V = 0,002 / 0,1 = 0,02 mol/L On y ajoute une solution de permanganate de potassium à 0,01 mol/L Déterminer le volume de cette solution à ajouter pour que tous les ions Fe2+ soient oxydés en Fe3+. A B C D E ( vrai) F 20 mL 105 mL 1,5 10-2 L 8,5 10-3 L 0,04 L autre Analyse : 5 fois {Fe2+ = Fe3++ e- } MnO4- +8H+ + 5e- = Mn2++4H2O. MnO4- +8H+ + 5Fe2+= Mn2++4H2O + 5 Fe3+. n(MnO4-) = n(Fe2+) / 5 ; or n(Fe2+) = 0,002 mol d'où n(MnO4-) =2 10-3 /5 = 4 10-4 mol. V =n/c = 4 10-4 / 0,01 = 0,04 l = 40 mL.     zingage électrolytique. Le zingage consiste à recouvrir une pièce d'acier de zinc : on la plonge dans une solution aqueuse de sulfate de zinc ( Zn2+ aq + SO4-aq) et on fait circuler un courant entre cette pièce et une électode de graphite. On veut recouvrir une pièce de surface S = 1,00 m2 d'une épaisseur e = 0,100 mm de zinc. M(zinc) = 65 g/mol ; masse volumique du zinc r(Zn) =6,5 g cm-3 ; 1F = 105 C. Calculer la quantité d'électricité ( C) . A B ( vrai) C D E F 1,5 105 2,0 106 1,1 105 1,5 106 3,3 105 autres Analyse : Zn2+ + 2e-=Zn(s) Volume de zinc : V =S e=1,00 * 10-4 = 10-4 m3 = 100 cm3. masse de zinc m = r(Zn) V = 6,5 *100 = 650 g Quantité de matière de zinc n = m/M = 650/65 =10 mol Quantité de matière d'électrons : n(e-) = 2 n(zinc) =20 mol Quantité d'électricité : Q = n(e-) *105 = 2 106 C. Lors de l'électrolyse de 200 mL d'une solution aqueuse d'acide sulfurique un courant d'intensité I = 1,0 A traverse l'électrolyseur pendant 10 min. De l'oxygène se dégage à l'anode et de l'hydrogène àla cathode. Vm = 25 L/mol. Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) exacte(s) ? A- les équations des réactions se produisant respectivement à l'anode et à la cathode sont : 6H2O = 4H3O+ + 4e- + O2 ; 4H3O+ = 4e- + 2H2 +4H2O faux. réduction à la cathode négative : 4H3O+ + 4e- = 2H2 +4H2O B- le volume de dioxygène produit est 75 cm3. Quantité d'électricité Q = I t = 1,0*10*60 = 600 C Quantité de matière d'électrons : n(e-) = 600 / 105 = 6 10-3 mol. Quantité de matière de dioxygène : 6 10-3 / 4 = 1,5 10-3 mol Volume de dioxygène : n(O2) * Vm = 1,5 10-3 * 25 = 37,5 mL. faux. C- le volume de dihydrogène produit est 75 cm3. Quantité de matière de dihydrogène : 6 10-3 /2 = 3 10-3 mol Volume de dihydrogène : n(H2) * Vm = 3 10-3 * 25 = 75 mL. vrai.

retour -menu