Exercices sur le chrome sous différentes formes - correction, Exercices de Chimie Organique
Renee88
Renee8823 April 2014

Exercices sur le chrome sous différentes formes - correction, Exercices de Chimie Organique

PDF (324.1 KB)
3 pages
393Numéro de visites
Description
Exercices de sciences chimiques sur le chrome sous différentes formes - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Préparation d’une solution contenant des ions chromate, Détermination de la concentrat...
20points
Points de téléchargement necessaire pour télécharger
ce document
Télécharger le document
Exercice 1: Le chrome sous différentes formes (7 points)

Bac S Pondichéry 2011 EXERCICE 1 : Le chrome sous différentes formes (7 points)

1. Préparation d’une solution contenant des ions chromate.

1.1.(0,5)Chrome métallique transformé en chromate, couple mis en jeu 2 4 (aq)CrO  / Cr(s) :

Oxydation à l’anode(1) Cr(s) + 4 H2O(l) = 24CrO 

(aq) + 6 e + 8 H+

Réduction des ions H+ à la cathode, dégagement gazeux de dihydrogène, couple mis en jeu H+(aq) / H2(g) :

(2) 2H+(aq) + 2e = H2(g)

1.2.(0,25)

1.3. (0,25) On retrouve l’équation de la réaction en faisant (1) + 3×(2), puis en simplifiant pour H+.

Cr(s) + 4 H2O(l) +6 H+(aq) + 6 e = 24CrO 

(aq) + 6 e + 8 H+ + 3 H2(g)

Finalement Cr(s) + 4 H2O(l) = 2 4CrO 

(aq) + 2 H+(aq) + 3 H2(g)

1.4. (0,25) En présence d’une flamme le dihydrogène provoque une détonation caractéristique.

1.5. (1,25) Q = n(e).F et d’après la demi-équation (1) 24 n(e )

n(CrO ) 6

   , ainsi Q = 6. 24n(CrO )

 .F

D’autre part, Q = I. Δt, ainsi I.Δt = 6. 24n(CrO )  .F

2 4n(CrO )  =

I. t

6.F

2 4 (aq)CrO  

  = I. t

6.F.V

2 4 (aq)CrO  

  = 4,0 2,5 3600

6 96500 0,500

 

  = 0,12 mol.L-1

2. Détermination de la concentration molaire en ions chromate dans la solution préparée.

2.1.(0,25) na = ca.Va

na = 0,10 × 15,0×103 = 1,5×103 mol d’ions H3O+ introduits.

2.2. (0,75) Il se produit une transformation acido-basique modélisée par la réaction : 2 4CrO 

(aq) + H3O+ = 4HCrO 

(aq) + H2O(l)

de constante d’équilibre K = 4(aq)

éq

2 4 (aq) 3

éq éq

HCrO

CrO . H O

 

   

       

= 1 1

pKa

pKa 1

1 1 10

Ka 10 

 

K = 106,4 = 2,5×106

Plus la constante d’équilibre est élevée et plus le taux d’avancement de la transformation est grand. On

peut penser que ce taux d’avancement est élevé.

2.3.(0,25) Équation de la réaction support du dosage : H3O+ + HO(aq) = 2H2O(l)

Générateur idéal de tension

Chrome métallique

Dégagement de

dihydrogène

+_

Anode Cathode

Sens de déplacement des électrons

Sens du courant électrique

A

V

La courbe de titrage est surprenante car en principe à l’équivalence le pH = 7.

2.4. (0,5) La méthode des tangentes permet de déterminer le volume d’hydroxyde de sodium versé pour

atteindre l’équivalence : Vbéq = 8,8 mL http://labolycee.org/anims/methode-tangente.swf

À l’équivalence les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques,

soit 3H O

n  = HOn  versée

ex an = cb.Vbéq ex an = 4,0.10

2 ×8,8×103 = 3,5×104 mol d’ions H3O+ en excès par rapport aux ions chromate.

2.5.(0,25) n1 = na  exan

(Remarque : On ne tient pas compte des ions H+(aq) formés lors de l’électrolyse de la 1ère partie.)

n1 = 1,5×103  3,5×104 = 15×104  3,5×104 = 11,5×104 = 1,2.103 mol

2 4 (aq)CrO  

  = 1

1

n

V ,

2 4 (aq)CrO  

  = 3

3

1,2 10

10,0 10

 = 0,12 mol.L-1

2.6.(0,25) Par titrage, comme par le bilan de l’électrolyse, on obtient la même valeur

24 (aq)CrO  

  = 0,12 mol.L -1. Les résultats expérimentaux sont corrects.

3. Suivi cinétique de la formation d’un ion complexe de chrome III

3.1. (0,5) 01n = c1.V1 0 1n = 0,10 × 76,0×10

3 = 7,6×103 mol d’ions Y4 initialement. 0 2n = c2.V2 0 2n = 6,0.10

2 × 4,0×103 = 2,4×104 mol d’ions Cr3+ initialement.

Vbéq = 6,9 20

15,7

 = 8,8 mL

15,7 cm  20,0 mL

6,9 cm  Vbéq

15,7 cm 6,9 cm

3.2.(0,25) équation chimique Cr 3+

(aq) + Y4(aq) =   (aq)

CrY 

État du

système

Avancement

(mol) Quantités de matière (mol)

État initial x = 0 n2 = 02n n1 = 0 1n 0

En cours de

transformation x n2 = 02n  x n1 =

0 1n  x x

3.3.(0,25) Si Cr3+ est réactif limitant, il est totalement consommé, soit n2 = 02n  xmax = 0, alors xmax = 0 2n .

Si Y4 est totalement consommé alors xmax = 01n . 0 2n <

0 1n , alors Cr

3+ est le réactif limitant et xmax = 2,4×104 mol

3.4.(0,5) n2 = 02n  x donc x = 0 2n  n2

x = 02n  0 2n .

t

0

A A

A A

       

= 02n . ( 1  t

0

A A

A A

       

)

x = 2,4×104 × (1  t A 0,620

0,033 0,620

   

  ), pour convertir x en mol en µmol on multiplie par 106

x(µmol) = 2,4×102× (1 + t A 0,620

0,587

     

)

t en min 0 15 20 25 30 35 40 ∞

A 0,033 0,100 0,120 0,140 0,160 0,175 0,190 0,620

x en

µmol 0 27 36 44 52 58 64 2,4×102

3.5. (0,25)

3.6.(0,5) Vitesse volumique de réaction : v = 1 dx

. V dt

avec V = V1+V2 volume du milieu réactionnel

considéré constant et x l’avancement.

Pour l’intervalle 0 min < t < 30 min, la courbe ressemble à une droite passant par l’origine modélisée par

une fonction linéaire x(t) = a.t où a est le coefficient directeur de la droite.

Ainsi dx

dt = a = Cte, la vitesse volumique de réaction est donc constante durant cet intervalle de temps.

Remarque : Ce résultat est inhabituel en TS.

x (µmol)

t (min)

Échelle des abscisses : 1 cm représente 5 min

Échelle des ordonnées : 1 cm représente 10 µmol.

0 5 10 15 20 25 30 35 40

commentaires (0)
Aucun commentaire n'a été pas fait
Écrire ton premier commentaire
Ceci c'est un aperçu avant impression
Chercher dans l'extrait du document
Docsity n'est pas optimisée pour le navigateur que vous utilisez. Passez à Google Chrome, Firefox, Internet Explorer ou Safari 9+! Téléchargez Google Chrome