QCM acide base, oxydo-réduction, composés oxygénés, constante d'équilibre( Kiné Berck 2009)

On dissout 7,2 g de benzoate de sodium C₆H₅COONa dans 250 mL d'eau distillée. 
On verse dans un becher 75 mL de la solution précédente et 25 mL d'acide chlorhydrique de concentration c= 0,050 mol/L. 
On ne tient pas compte de la réaction des ions benzoate avec l'eau.
Couple acide base : C₆H₅COOH / C₆H₅COO^- pK_a = 4,2.
C : 12 ; H : 1 ; O : 16 ; Na : 23 g/mol.
Calculer le pH de la solution dans le becher.

A	B	C( vrai)	D	E	F
4,2	4,8	5,2	5,6	6,1	aucune réponse exacte

Analyse : M(C₆H₅COONa) = 7*12+5+32+23=144 g/mol
Quantité de matière initiale d'ion benzoate n = m/M = 7,2/144 =0,05 mol dans 250 mL soit 0,05*75/150 =0,015 mol ( 15 mmol) dans 75 mL.
Quantité de matière initiale d'acide chlorhydrique n_a =25 10^-3 * 0,05 =0,00125 mol = 1,25 mmol
Réaction prépondérante : C₆H₅COO^- + H₃O⁺ = C₆H₅COOH +H₂O.

	avancement (mmol)	C6H5COO-	+ H3O+	= C6H5COOH	+H2O
début	0	15	1,25	0	solvant
en cours	x	15-x	1,25-x	x	excès
fin	xfin	15-xfin	1,25-xfin	xfin

Constante d'équilibre K = [C₆H₅COOH]_éq / ([C₆H₅COO^-]_éq[H₃O⁺]_éq) =1/K_a = 10^4,2.
Cette constante est grande : en conséquence la réaction est quasiment totale et x_fin ~x_max~1,25 mmol
[C₆H₅COO^- ]_éq ~(15-1,25) /100 = 0,137 mol/L ; [C₆H₅COOH]_éq ~1,25/100 = 0,0125 mol/L
Le couple C₆H₅COOH / C₆H₅COO^- fixe le pH :
pH = pKa + log ([C₆H₅COO^- ]_éq / [C₆H₅COOH]_éq )
pH = 4,2 + log(0,137 /0,0125)=5,2

Un échantillon de 1,20 g d'un mélange de poudre de fer et d'aluminium est traité par une solution d'acide chlorhydrique en excès. 
Après la réaction totale des deux métaux, il s'est formé un volume de 710 mL de dihydrogène. 
V_m = 24,0 L/mol.
Couples oxydant / réducteur : Fe²⁺ aq / Fe(s) ; Al³⁺aq /Al(s) ; H₃O⁺aq/H₂(g).
Calculer le pourcentage massique en fer dans le mélange.

A	B	C	D	E( vrai)	F
42	48	51	65	82	autre

Analyse : On note "a" la quantité de matière (mol) de fer et "b" la quantité de matière (mol) d'aluminium.
masse (g) = masse molaire (g/mol) * quantité de matière (mol)
masse du mélange = masse de fer + masse d'aluminium
56 a + 27 b = 1,20 (1)
Fe(s) + 2H⁺_aq = Fe²⁺_aq + H₂ (g).
"a" mol de fer donne "a " mol de dihydrogène
Al(s) + 3H⁺_aq = Al³⁺_aq + 1,5H₂ (g).
"b" mol d'aluminium donne "1,5 b " mol de dihydrogène
Quantité de matière H₂ : a+1,5 b = volume (L) / volume molaire = 0,710 /24 = 0,0296 mol
a+1,5 b = 0,0296 soit a = 0,0296-1,5b, repport dans (1) :
56(0,0296-1,5b) + 27 b = 1,20 ; résoudre b= 0,008 mol e a = 0,0175 mol
Masse de fer : 56 a = 56*0,0175 = 0,98 g soit 0,98*100/1,20 = 82 %



chimie organique

Un composé organique A est composé de carbone, hydrogène et oxygène.
A est un monoalcool et sa chaîne carbonée est saturée.
Le pourcentage massique en carbone est 64,9 %.
La combustion complète de 1,00 g de A conduit à la formation de 1,21 g d'eau.
Masse de Mars M = 6,42 10²³ kg ; rayon de Mars : R = 3,4 10³ km ; G = 6,67 10^-11 SI.
Calculer la masse molaire (g/mol) de ce composé.

A	B	C	D ( vrai)	E	F
32	46	60	74	90	autre

 Analyse :
Formule brute de A : C_nH_yO avex n et y entier et y pair.
La chaîne carbonée est saturée donc y = 2n+2 ; M = 12 n + 2n+2+16 = 14 n +18.
Proportion massique de carbone : 12 n /M = 0,649
12 n = 0,649(14n+18) = 9,086 n +11,682 ; 2,914 n = 11,682 ; n =4.
M = 14*4 +18 = 74 g/mol
On réalise l'oxydation ménagée du composé A par une solution aqueuse de permanganate de potassium acidifiée.
Il se forme un composé B qui donne un test positif avec la 2,4-DNPH et un test négatif avec la liqueur de Fehling.

Combien y a-t-il de propositions exactes ?

A- le test positif avec la 2,4-DNPH est caractérisé par la formation d'un précipité jaune orangé. Vrai.
B- le composé B possède un groupe carbonyle. Vrai.
C- le nom du composé B est la propanone. Faux.
Il y a 4 atomes de carbone.
D- le composé A est un alcool secondaire. Vrai.
Seul un alcool secondaire donne une cétone ( test négatif avec Fehling) par oxydation ménagée.
E- le composé A est le propan-2-ol. Faux.
butan-2-ol


Nitrate de plomb.
On prépare une solution de nitrate de plomb en dissolvant 50,0 g de solide Pb(NO₃)₂ dans de l'eau distillée pour obtenir 75,0 mL de solution. L'équation de la réaction de dissolution s'écrit :
Pb(NO₃)₂ (s) = Pb²⁺aq + 2NO₃^-aq.
Il n'est pas possible de dissoudre la totalité du solide. 
On filtre la solution préparée et on mesure la masse du solide non dissous : on trouve 10,6 g. 
Toutes les manipulations ont été effectuées à 20 °C.

Calculer la valeur de la constante d'équilibre associée à la réaction de dissolution du nitrate de plomb à 20 °C.

A ( vrai)	B	C	D	E	F
16	24	32	38	48	autre

Analyse :
50,0-10,4 = 39,6 g dissout dans 75,0 mL d'eau.
Masse molaire nitrate de plomb : 207+2(14+3*16) =331 g/mol.
Quantité de matière n = m/M = 39,6 / 331 = 0,119 mol
[Pb²⁺aq]= 0,119 / 0,075 = 1,6 mol/L
La solution est électriquement neutre : 2[Pb²⁺aq] = [NO₃^-aq]
Constante d'équilibre K = [Pb²⁺aq][NO₃^-aq]² = [Pb²⁺aq] (2[Pb²⁺aq])²
K =4 [Pb²⁺aq]² = 4*1,6³ = 16,4


correction chimix

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