QCM acide base, dilution, taux d'avancement final, ester ( Kiné EFOM 2009)

A v0 = 10 mL d'une solution d'acide chlorhydrique de concentration c0 = 0,01 mol/L et de pH0 = 2,0 ( solution S0), on ajoute V = 20 mL d'une solution de chlorure de potassium ( K+ + Cl-) de même concentration c0. On complète avec de l'eau distille afin d'obtenir V1 = 100 mL d'une solution notée S1. On fabrique une solution S2 de volume V2 = 500 mL en ajoutant à S1, 400 mL de solution S0. Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) exacte(s) ? A- le pH de la solution S1 est pH1 = 3,0. Volume final / volume initial = 100 / 10 = 10 ; la solution S0 a été diluée 10 fois. En diluant 10 fois un acide fort, la concentration est divisée par 10 et le pH augmente de 1. Vrai. B- dans S2, [K+] =2 10-3 mol/L. S1 : volume final / volume initial = 100 / 20 = 10 ; la solution de chlorure de potassium a été diluée 5 fois. Sa concentration est divisée par 5 : [K+] = 0,01 / 5 = 2 10-3 mol/L. S2 : dilution d'un facteur 5, d'où :[K+] =2 10-3 /5 = 4 10-4 mol/L. Faux. C- dans S1, [Cl-] = 10-3 mol/L. Quantité de matière d'ion chlorure : c0 v0 + c0 V =30 10-3*0,01 =3 10-4 mol [Cl-] =3 10-4 / 0,1 =3 10-3 mol/L. Faux. D- la solution 2 est plus acide que la solution 1. pH1 = 3 ; quantit de matière d'ion H+ dans S2 : 0,410 *0,01 = 4,1 10-3 mol dns 0,5 L [H+ aq] =4,1 10-3/0,5 = 8,2 10-3 mol/L ; pH = -log( 8,2 10-3) =2,1. Vrai. E- la quantité de matière d'ion chlorure présente dans S2 est 3 10-4 mol. 0,430*0,01 = 4,3 10-3 mol. Faux. On dispose d'une solution de chlorure d'ammonium ( NH4+aq+Cl-aq de concentration de soluté apporté c0 = 1,0 10-3 mol/L et dont le pH est 6,1. On donne 10-6,1 = 7,9 10-7. Déterminer la constante d'équilibre K de la réaction de NH4+aqavec l'eau. A B C D( vrai) E F 3,3 10-10 6 10-9 1,6 10-6 6,2 10-10 4,5 10-10 autre Analyse : pour un volume V = 1 L. avancement (mol) NH4+aq +H2O(l) =NH3aq +H3O+aq début 0 10-3 solvant 0 0 fin x 10-3 -x en excès x x x = 10-pH = 7,9 10-7. K = x2/(10-3 -x) ~(7,9 10-7)2 / 10-3 =6,2 10-10 éthylamine. Le pH d'une solution aqueuse d'éthylamine C2H5NH2, de concentration en soluté apporté c= 0,10 mol/L est égal à 12 à 25°C. On considère la réaction de l'éthylamine avec l'eau. Calculer le taux d'avancement final t de la réaction de l'éthylamine avec l'eau. A B ( vrai) C D E F 0,079 0,10 0,05 2,5 10-3 0,33 autre Analyse : pour un volume V = 1 L. avancement (mol) C2H5NH2aq +H2O(l) =C2H5NH3+aq +HO-aq début 0 0,1 solvant 0 0 fin xfin 0,1 -xfin en excès xfin xfin xmax = 0,10 mol ; xfin =10-14 / 10-pH = 10-2 mol t = xfin /xmax =0,01/0,1 = 0,1.  hydroxylamine et acide nitrique A 25°C, on mélange 200 mL d'hydroxylamine NH2OH à 10-2 mol/L et 1 mL d'acide nitrique de concentration molaire cA = 1,0 mol/L. La réaction entre l'hydroxylamine et l'acide nitrique est totale. La solution obtenue a un pH égal à 6,0. Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) exacte(s) ? A- dans la solution [NO3-] = 5 10-3 mol. quantité de matière d'ion nitrate : 10-3 mol dans 0,210 L ; [NO3-] =10-3/0,201 =5,0 10-3 mol/L. Vrai. B- l'équation de la réaction acide/base qui a lieu est : NH2OH + H3O+ = NH3OH+ +H2O. Vrai. C- xmax = 2 10-3 mol/L. Quantité de matière : hydroxylamine 0,2 *0,01 =2 10-3 mol ; acide nitrique 10-3 mol xmax = 10-3 mol. Faux. D- pKa(NH3OH+ / NH2OH ) = 6,0 . Vrai. à la fin [NH3OH+ ]= [NH2OH] donc pKa = pH = 6,0 E- dans le mélange il y a 10-8 mol d'ion hydroxyde. [HO-] =10-14/10-6 = 10-8 mol/L : n(HO-) =10-8 * 0,2 = 2 10-9 mol. Faux. On réalise l'hydrolyse du butanoate d'éthyle en chauffant à 200 °C un mélange de 5,0 mol d'eau et de 1,0 mol d'ester. Le volume du mélange est de 180 mL. Après 24 heures de réaction, on prélève un échantillon de 10 mL. On le refroidit et on le titre ensuite par une solution de soude à 2,0 mol/L. L'équivalence acidobasique est atteinte pour un volume de base versé VBE =17,5mL. Déterminer la quantité de matière d'acide présent dans le prélevement. A( vrai) B C D E F 35 mmol 22 mmol 130 mmol 0,22 mol 0,55 mol autre Analyse : quantité de matière de soude : 2,0*17,5 10-3 =3,5 10-2 mol = 35 mmol. A l'équivalence acide base les quantités de matière d'acide et de base sont en proportions stoechiométriques.  En déduire le pourcentage d'ester hydrolysé. A B C( vrai) D E F 33 % 82 % 63% 54% 75% autre Analyse : 35 mmol d'acide butanoïque dans 10 mL, soit 35*18 = 0,63 mol dans 180 mL. L'ester est le réactif limitant ; porcentage d'ester hydrolysé : 0,63 / 1*100 = 63%.   combustion d'un hydrocarbure. On réalise la combustion de 10 mL d'un hydrocarbure gazeux de formule brute inconnue CxHy, avec 50 mL de dioxygène en excès. Après combustion totale et refroidissement ( l'eau est sous forme liquide ), le volume gazeux final est 35 mL, dont 20 mL de CO2. Tous les volumes gazeux sont mesurés dans les mêmes conditions de température et de pression. Déterminer la formule brute de l'hydrocarbure . A B ( vrai) C D E F C2H4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H10 autre Analyse : CxHy + (x+0,25 y)O2 = x CO2 + ½yH2O avancement (mol) CxHy + (x+0,25 y)O2 == x CO2 + ½yH2O début 0 10 50 ( excès ) 0 0 fin xfin = 10 10 -xfin = 0 15 10 x = 20 soit x=2 5y 15 = 50- (x+0,25 y) xfin ; 15 = 50- (x+0,25 y)10 ; 15 = 50 -10 x-2,5 y ; 35 = 10*2 +2,5 y ; y = 6

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