Aurélie oct 2001

devoirs en première S

degré d'avancement

mise en solution du chlorure d'hydrogène

solution de chlorure de cuivre II

nitrate d'argent


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 On ajoutant 10 mL de soude (C= 0,1 mol/L) à 12 mL d'une solution de sulfate de zinc (C = 0,15 mol / L), on obtient un précipité blanc d'hydroxyde de zinc Zn(OH)2 (s)

  1. Quelles sont les quantités de matière initiale.
  2. Ecrire l'équation-bilan de la réaction chimique .
  3. Déterminer le réactif limitant et l'avancement maximal de la réaction.(utiliser un tableau)
  4. Quelles sont les concentrations des espèces en solution à la fin de la réaction?
  5. Quelle est la masse de précipité formé?

masses molaires atomiques suivantes :Zn = 65,4 ; H=1 ; O=16 ; S=32 g/mol ; volume molaire : 24 L/mol 

corrigé
Quantités de matière initiales:

sulfate de zinc: volume (L) fois concentration (mol / L) = 0,012*0,15 = 1,8 mmol = 1,8 10-3 mol.

soude : volume (L) fois concentration (mol / L) = 0,01*0,1 = 10-3 mol = 1 mmol.

(Zn2+ + SO42-)+ 2 (HO- +Na+).-->.Zn(OH)2 + (2Na++ SO42-)

Zn2+ + 2 HO- -->.Zn(OH)2
Zn2+
2 HO-
Zn(OH)2
départ
1,8 mmol
1 mmol
0
en cours
1,8 -x
1-2x
x
fin
1,3 mmol
0
0,5 mmol
à la fin l'un au moins des réactifs a disparu; calcul de l'avancement maximal.

1-2 x max =0 soit x max =0,5 mmol

soit 1,8- xmax = 0 d'où xmax =1,8 mmol

On retient la plus petite valeur x max =0,5 mmol.

la soude est le réactif limitant

masse(g) Zn(OH)2 solide :

Qté de matière(mol) * masse molaire (g/mol)

masse molaire : 65,4 +2*(1+16) = 99,4 g/mol

masse : 0,5 10-3 * 99,4 =0,0497 g.

concentrations finales des espéces présentes en solution.

Na+ et SO42- : quantité de matière inchangée mais le volume final de la solution est 10+12 = 22 mL

Na+ : 1 mmol ; [Na+]=1 / 22= 4,54 10-2 mol /L

SO42- : 1,8 mmol ; [SO42- ] =1,8/ 22= 8,18 10-2 mol /L

Les ions hydroxydes ont tous réagi.

ion Zn2+ : 1,3 mmol ; [Zn2+]=1,3 / 22 = 5,9 10-2 mol /L

on peut vérifier que la solution reste électriquement neutre.

[Na+]+ 2 [Zn2+] = [SO42- ]

4,54 10-2 +2*5,9 10-2 = 2*8,18 10-2

4,54 + 11,8 voisin de 16,36 est vrai


On dissout, dans les conditions usuelles de pression et de température (P=1,013.105Pa; q=20°C), 500mL de chlorure d'hydrogène dans 0,500L d'eau sans variation de volume.

  1. Écrire l'équation de la réaction de mise en solution du chlorure d'hydrogène en considérant que cette réaction donne des ions oxonium et des ions chlorure.
  2. Comment met-on en évidence expérimentalement la présence des ions oxonium et chlorure?
  3. Déterminer la concentration molaire C de la solution.
  4. En déduire les concentrations des ions en solution

R=8,31 SI.

corrigé
volume molaire des gaz :

équation des gaz parfaits : PV = nRT

P pression en pascal ; V : volume en m3; n (mol); T température en kelvin

P= 1,013 105 Pa; T=273 +20 =293 K; n= 1 mol

V = RT / P = 8,31 *293 /1,03 105 =0,024 m3/mol = 24 L/mol.

HCl (gaz) + H2O --> H3O+ + Cl-.

les ions oxonium sont mis en évidence en mesurant le pH de la solution; celui ci reste inférieur à 7.

les ions chlorures donnent en présence des ions argent Ag+ un solide blanc AgCl qui noirçit à l'air.

concentration C de la solution :

quantité de matière de gaz (mol) = volume du gaz (L) / volume molaire des gaz

500 mL=0,5 L

0,5 / 24 =2,08 10-2 mol

concentration (mol/L) = qté de matière (mol) / volume de la solution (L)

C = 2,08 10-2 / 0,5 =4,16 10-2 mol /L

d'où : [H3O+ ]=[ Cl-]=4,16 10-2 mol /L

Le chlorure de cuivre (II) est un composé ionique constitué d'ions chlorure Cl- et d'ions cuivre (II) Cu2+.

  1. Donner la formule statistique de ce composé.
  2. Écrire l'équation de sa dissolution dans l'eau.
  3. On prépare une solution de chlorure de cuivre (II) en dissolvant 26,9g de ce composé dans 250mL d'eau sans variation de volume.
    - Déterminer la concentration molaire C de cette solution.
    - Déterminer les concentrations molaires des ions Cl- et Cu2+.

Cu=63,5 ; Cl = 35,5 g/mol

  1.  
corrigé
CuCl2 donne par dissolution dans l'eau Cu2+ et 2 Cl-.

masse molaire du chlorure de cuivre II : 63,5 +2*35,5 =134,5 g/mol

Quantité de matière (mol) = masse (g) / masse molaire (g/mol)

26,9 / 134,5 = 0,2 mol

concentration C (mol/L) = quantité de matière (mol) / volume de la solution (L)

C= 0,2 / 0,25 = 0,8 mol/L.

d'où [Cu2+]=0,8 mol/L

et [Cl-]= 2*0,8 = 1,6 mol/L.

On mélange 100 mL d'une solution de chlorure de calcium Ca2+ + 2Cl- et 100 mL d'une solution de nitrate d'argent Ag+ + NO3-. Les deux solutions ont la même concentration C=0,01 mol/L. Les ions argent et chlorure réagissent pour donner du chlorure d'argent Ag++Cl- -->AgCl solide.

  1. Etablir le tableau d'avancement de la réaction de précipitation.
  2. Quelle est la masse de précipité obtenu en fin de réaction.
  3. Quelles sont les concentrations des ions dans l'état final du système.

masse atomique molaire : Ag = 108 ; Cl = 35,5 g/mol

corrigé
Quantité de matière dans l'état initial :

volume (L) fois concentration en mol/L

Ca2+: 0,1*0,01 = 10-3 mol/L = 1 mmol/L

Cl- : 2*1 =2 mmol/L

Ag+ : 0,1*0,01 = 10-3 mol/L = 1 mmol/L

NO3-: 0,1*0,01 = 10-3 mol/L = 1 mmol/L
Ag+
Cl-
AgCl
départ
1 mmol
2 mmol
0
en cours
1 -x
2-x
x
fin
0
1 mmol
1 mmol
à la fin l'un au moins des réactifs a disparu; calcul de l'avancement maximal.

1- x max =0 soit x max =1 mmol

soit 2- xmax = 0 d'où xmax =2 mmol

On retient la plus petite valeur x max =1 mmol.

les ions chlorures sont en excès.

masse molaire AgCl: 108+35,5 = 143,5 g/mol

masse AgCl : 143,5 * 10-3 = 0,143 g.

concentrations des espèces présentes en solution dans l'état final :

les quantités de matière d'ions calcium et nitrate n'ont pas changé, mais le volume de la solution a changé : 0,1+0,1 =0,2 L

[Ca2+]=10-3 / 0,2 = 0,05 mol/L.

[NO3-]=10-3 / 0,2 = 0,05 mol/L.

les ions argent ont tous réagi.

[Cl-]= 10-3 / 0,2 = 0,05 mol/L.

on peut vérifier le fait que la solution reste électriquement neutre:

2 [Ca2+] = [NO3-] + [Cl-]

2*0,05 = 0,05+0,05 est vraie.

Nous préparons 250,0 mL de solution S0 en mélangeant à 25°C:

. 25,0mL d'une solution de NaCl à 0,80mol/L

. 50,0 mL de solution CaBr2 à 0,50mol/L

. 0,03 mol de chlorure de calcium CaCl2 solide

. 10,30 g de bromure de sodium NaBr solide puis en complétant avec de l'eau distillée.

  1. Déterminer la masse de CaCl2 à dissoudre.
  2. Déterminer la quantité de matière, puis la concentration molaire de chacun des ions présents en solution.(les ions ne réagissent pas entre eux)
  3. Vérifier que les résultats trouvés sont en accord avec l'électroneutralité de la solution.

masse atomique molaire (g/mol) Ca= 40 ; Cl=35,5 ; Br=80 ; Na=23.

corrigé
masse molaire CaCl2 : 40+71 = 111 g/mol

111*0,03 = 3,33g dans 1 L ou 0,83 g à dissoudre dans 0,25 L

NaBr: 23+80 = 103 g/mol donc 10,3 / 103 = 0,1 mol

solution 1 : Na+ = Cl- = 25*0,8 = 20 mmol

solution 2 : Ca2+ mais 2 Br- ( solution électriquement neutre)

Ca2+ = 50*0,5 = 25 mmol et Br- = 50 mmol

3ème produit : Ca2+ mais 2 Cl- ( solide électriquement neutre)

Ca2+ = 30 mmol et Cl- = 60 mmol

4ème produit : Na+ = Br- = 100 mmol
Na+
20+100 = 120 mmol
120/250 = 0,48 mol/L
Cl-
20+60 = 80 mmol
80/250 = 0,32 mol/L
Ca2+
25+30 = 55 mmol
55/250 = 0,22 mol/L
Br-
50+100 = 150 mmol
150/250 = 0,6 mol/L

l'électroneutralité s'écrit : [Na+]+2[Ca2+ ]=[Cl- ]+[Br-]

0,48 + 2*0,22 =0,32 + 0,6 cette égalité est vérifiée.

à suivre ...
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à bientôt ...