L'ammoniac de format NH₃ , est l'une des espèces chimiques les plus importantes industriellement. Il sert en effet à préparer des nettoyants ménagers, des engrais, des explosifs, des fibres textiles (par exemple, le nylon) …. Sa synthèse se fait en phase gazeuse à partir de diazote et de dihydrogène, à une température de 450 °C environ.

1. Ecrire l'équation de la réaction.
2. Pourquoi opère t on à une température élevée ?
3. On peut étudier en laboratoire cette réaction en fermant un mélange de diazote et de dihydrogène dans un récipient muni d'un manomètre.Qu'est ce qu'un manomètre ? Comment évolue la pression du mélange au fur et à mesure que la réaction se produit, la température du réacteur restant constante ?
4. Si l'on part d'un mélange de 25 moles de diazote et 75 moles de dihydrogène, quelle quantité de matière d'ammoniac peut on théoriquement obtenir ?
   - Expérimentalement, on n'en obtient que 22 moles. Calculer le rendement de la réaction.

On souhaite préparer une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium, de concentration c_b=0,10 mol/L, à partir d'une solution S_1, de concentration c₁ environ égale à 1,1 mol/L. On dilue S₁, pour obtenir une solution S₂ de volume V₂=500 mL, dix fois moins concentrée que S₁.

1. Préciser le matériel nécessaire pour effectuer cette dilution dans les meilleures conditions de sécurité, en indiquant la suite logique des opérations à effectuer.
   - Quelle est alors la concentration c₂ de la solution S₂ ?
2. Pour vérifier la valeur de c₂, on prélève un volume V_b=10,0 cm³ de la solution S₂, que l'on titre par une solution aqueuse d'acide chlorhydrique, de concentration c_a=0,100 mol/L, en présence de bleu de bromothymol. Le virage de l'indicateur coloré à lieu pour un volume équivalent V_équiv=12,5 cm³ de la solution d'acide versé.
   - Faire un schéma du dispositif utilisé au cours du titrage, en nommant les instructions de verrerie.
   - Ecrire l'équation chimique de la réaction du titrage.
   - Déduire de la mesure de V_équiv la valeur de la concentration c₂ de la solution S₂.
3. A partir de la solution S₂, on prépare un volume V=250 cm³ de solution S d'hydroxyde de sodium, de concentration c_b=0,10 mol/L, dans une fiole jaugée de contenance 250 mL. Quel volume v'_b de S₂ doit on utiliser ?

Le zinc réagit avec l'acide chlorhydrique : les produits de la réaction sont les ions Zn²⁺ et du dihydrogène.

1. Ecrire l'équation chimique de la réaction.
   - Quel couples oxydant / réducteur fait elle intervenir ?
2. On plonge un petit morceau de zinc dans l'acide chlorhydrique et on étudie la cinétique de la réaction en mesurant, à l'aide d'une éprouvette graduée, le volume de dihydrogène produit au cours du temps, on obtient les résultats suivants :

   t (min)	0	1	2	3	4	5
   V H2(mL)	0	6,3	9,9	12	13,5	14,5

   - Justifier que la technique de mesure utilisée est bien adaptée au suivi cinétique de la réaction.
   - Tracer le graphe représentant la quantité de matière de dihydrogène formée en fonction du temps, sachant que le volume molaire dans les conditions de l'expérience est de 24 L/mol.
   - Si on faisait la même expérience avec l'acide moins concentré, faudrait il plus ou moins de deux minutes pour recueillir 9,9 mL de dihydrogène ?
   - Le volume de gaz produit au bout d'un temps très long sera-t-il le même pour les deux expériences.
3. On utilise deux systèmes initiaux de compositions identiques, à la même température, avec dans un cas du zinc en poudre et dans l'autre cas du zinc en grenaille.
   - On observe que le dégagement gazeux est plus important dans le système où le zinc est à l'état de poudre. Sachant que la réaction a lieu à la surface du métal, proposer une interprétation.
   - Le volume gazeux obtenu à l'état final est il le même dans les deux cas ? Pourquoi ?

On étudie la transformation lente de réduction des ions peroxodisulfate S₂O₈^2- (aq) par les ions iodure I^- (aq). Ces deux réactifs appartiennent aux couples oxydant / réducteur S₂O₈^2- (aq) / SO₄^2- (aq) et I₂(aq)/ I^-(aq)

1. Ecrire l'équation chimique de la réaction.
2. On mélange 10 mL d'une solution aqueuse de peroxodisulfate de sodium [S₂O₈^2- ] = 1,0 10^-2 mol/L et 10 mL d'une solution aqueuse d'iodure de calcium, on concentration molaire en ions iodure [ I^-] = 0,01 mol/L. Effectuer un bilan de matière à l'état final.
3. On renouvelle l'expérience avec 10 mL d'une solution aqueuse dont la soluté est du peroxodisulfate de sodium, Na₂S₂O₈ (s) de concentration massique c_m=2,38g/L, et 10 mL d'une solution aqueuse dont le soluté est de l'iodure de calcium, Cal₂ (s), de concentration massique c'_m = 2,94 g/L. La température du système est la même que précédemment.
   - Effectuer un bilan de matière à l'état final.
   - Pour quelle valeur de l'avancement ce système se trouve t il dans le même état que l'état final du système précédemment étudié ?
   - Lequel des deux systèmes atteint cet état le plus rapidement ?
4. Sachant que le diiode est une espèce colorée en solution aqueuse, proposer une méthode de suivi temporel de la transformation.

Masses molaires atomiques M(Na)=23g/mol M(S)=32,1 g/mol M(O)=16g/mol M(Ca)=40 ,1 g/mol M(I)=126,9 g/mol