Chimie - exercitation sur la chimie et la spéléologie - correction, Exercices de Chimie
Renee88
Renee8823 April 2014

Chimie - exercitation sur la chimie et la spéléologie - correction, Exercices de Chimie

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Exercitation de chimie sur la chimie et la spéléologie - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: la quantité de matière d’ions oxonium, la courbe représentative, l'équation chimique.
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Exercice 1 Chimie et spéléologie (6,5 points) Calculatrice autorisée

Liban 2004 Exercice 1 Chimie et spéléologie (6,5 points) Calculatrice autorisée

1) d = 29

2CO M

= 29

44 = 1,5 Le gaz est plus dense que l’air, il est susceptible de s’accumuler dans les parties

inférieures de la grotte.

2) quantité de matière d’ions oxonium : n = C.VS = 0,100  0,1= 1.10–2 mol

quantité de matière de carbonate de calcium : n =

3CaCO M

m =

100

0,2 = 2,0.10–2 mol

3) équation chimique CaCO3 (s) + 2 H3O+ (aq) = Ca2+ (aq) + CO2 (g) + 3 H2O(l)

Etat du

système

Avancement

(mol)

Quantités de matière (mol)

Etat initial xi = 0 2,0.10–2 1.10–2 0 0 Beaucoup

En cours de

transformation x 2,0.10–2 – x 1.10–2 – 2x x x Beaucoup

Etat final

(si totale) xmax 2,0.10–2 – xmax 1.10–2 – 2xmax xmax xmax Beaucoup

Si CaCO3 est le réactif limitant alors 2,0.10–2 – xmax =0 donc xmax = 2,0.10–2 mol

Si H3O+ est le réactif limitant alors 1.10–2 – 2xmax = 0 donc xmax = 5.10–3 mol

Le réactif limitant est l’ion oxonium car il conduit à l’avancement maximal le plus faible,

on a xmax = 5.10–3 mol.

4)a) D’après l’équation chimique le seul gaz dégagé est le dioxyde de carbone et on a 2CO

n formée = x.

D’après la loi des gaz parfaits : Patm . 2CO

V = 2CO

n .R.T

Patm. 2CO

V = x . R . T

x = TR

VP COatm

.

. 2

à la date t = 20 s, on a 2CO

V = 29 mL soit 29.10–6 m3

x = 29831,8

10.2910.020,1 65

  = 1,2.10–3 mol

b) 2CO

V max = atmP

TRx ..max = 1,21.10–4 m3 soit 2CO

V max = 121 mL

On constate que 2CO

V max = 2CO

V final ( à t = 440 s) donc xfinal = xmax. La transformation est totale.

5)a) v = dt

dx

VS .

1

dt

dx est égal au coefficient directeur de la tangente à la courbe représentative x(t).

Ce coefficient directeur diminue au cours du temps, donc la vitesse volumique de réaction diminue au

cours du temps.

0 dt

dx

dt

dx élevé

dt

dx diminue

t1/2

6)b) attention, pour t = 500 s0 dt

dx , la

transformation n'est sans doute pas terminée

5)b) Le temps de demi-réaction est la durée au bout de laquelle l’avancement x est égal à la moitié de sa

valeur finale. x ( t1/2) = 2

finalx . On obtient t1/2 = 54 s (voir graphique précédent)

6)a) Si la température diminue alors la vitesse volumique de réaction à t= 0 s est plus faible.

b) La valeur de l’avancement final n’est pas modifiée simplement il faut plus de temps (+ de 440s ) pour

l’atteindre. Voir graphique.

7) a) ions présents : H3O+, Cl– et Ca2+

L’ion Cl– est spectateur, sa concentration ne varie pas.

7) b) ]).[(]).[()]().[( 2 )( 2

)(33   aqaq CaCaClClaqOHOH 

D'après l'équation chimique, on constate qu'il disparaît deux ions oxonium lorsqu'il se forme un ion

calcium. De plus les ions oxonium possèdent une conductivité molaire ionique supérieure à celle des ions

calcium. Donc  diminue.

7) c) A l'instant initial, date t = 0 s, il n'y a pas encore d'ions calcium en solution.

]).[()]().[( )(33   aqini ClClaqOHOH 

De plus C = [H3O+(aq)]ini = [Cl–(aq)]

CClOHini   )]()([ 3 

ini = [35,0.10–3 + 7,5.10–3]  0,1.103 attention concentration à exprimer en mol.m–3

ini = 4,25 S.m–1

7) d) ]).[(]).[()]().[( 2 )( 2

)(33   aqaq CaCaClClaqOHOH 

 = SS

S

V

x CaCCl

V

xVC OH ).().(

2. ).( 23

  



 = SS V

x CaCCl

V

OHx COH ).().(

)(2 ).( 233

 

   

 = )]()(.2[)].()([ 233   CaOH

V

x CClOH

S



 = ini + )]()(.2[ 2

3   CaOH

V

x

S



 = 4,25 + )10.0,1210.0,352( 10.100,0

33 3

 

 x

attention volume en m3

= 4,25 – 580.x

7)e) max = 4,25 – 580.xmax

max = 1,35 S.m–1

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