Travaux pratiques sur les bases de la chimie - correction, Exercices de Chimie
Renee88
Renee8824 April 2014

Travaux pratiques sur les bases de la chimie - correction, Exercices de Chimie

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Travaux pratiques de sciences chimiques sur les bases de la chimie - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: pH du sang et maintien de sa valeur, L'acide lactique, Variation locale du pH sanguin en...
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Exercice 1 Chimie Aïe j'ai une crampe

BAC 2004 Polynésie Exercice 1 Chimie "Aïe j'ai une crampe"Calculatrice autorisée 1. pH du sang et maintien de sa valeur

1.1.a) CO2 , H2O (aq) + H2O (l) = HCO3–(aq) + H3O+(aq) KA1 = éq

éqéq

aqOHCO

aqOHaqHCO

)](,[

)](.[)]([

22

33 

pKa1 = – log Ka1 = – log éq

éqéq

aqOHCO

aqOHaqHCO

)](,[

)](.[)]([

22

33 

pKa1 = – log éq

éq

aqOHCO

aqHCO

)](,[

)]([

22

3 

– log [H3O+(aq)]éq

pKa1 = – log éq

éq

aqOHCO

aqHCO

)](,[

)]([

22

3 

+ pH

pH = pKa1 + log éq

éq

aqOHCO

aqHCO

)](,[

)]([

22

3 

1.1.b) log éq

éq

aqOHCO

aqHCO

)](,[

)]([

22

3 

= pH – pKa1

éq

éq

aqOHCO

aqHCO

)](,[

)]([

22

3 

= 10pH–pKa1 = 107,4 – 6,1 = 101,3

éq

éq

aqOHCO

aqHCO

)](,[

)]([

22

3 

= 20

1.1.c) Si [CO2 , H2O (aq) ] augmente alors le rapport éq

éq

aqOHCO

aqHCO

)](,[

)]([

22

3 

diminue.

On a établi que pH = pKa1 + log éq

éq

aqOHCO

aqHCO

)](,[

)]([

22

3 

Donc le pH doit diminuer, c'est d'ailleurs ce qu'indique le texte: "diminution locale du pH sanguin du fait

de la création en abondance de dioxyde de carbone dissous dans le sang".

1.2.a) Au voisinage du poumon, l'équilibre 2 est déplacé dans le sens de la consommation de O2. La

réaction 2 a lieu majoritairement en sens inverse. L'hémoglobine se charge de dioxygène.

1.2.b) Au voisinage du muscle, l'équilibre 2 est déplacé dans le sens de la consommation de CO2. La

réaction 2 a lieu majoritairement en sens direct.

1.2.c) Lors d'un effort l'hémoglobine réagit avec le dioxyde de carbone, il y a formation de HbCO2, ainsi

elle empêche une augmentation de [CO2 , H2O (aq) ] et empêche une baisse du pH.

La respiration, donc l'apport de O2, permet à l'hémoglobine de se "régénérer": elle libère du CO2 au niveau

des poumons et se recharge en O2. Ensuite HbO2 est acheminée par le flux de sang vers les muscles, où il y

a libération de O2 et capture de CO2.

2. L'acide lactique 2.1.

2.2. Un acide est une espèce chimique capable de céder un ou plusieurs protons H+.

2.3. CH3–CHOH–COOH (aq) + H2O (l) = CH3–CHOH–COO– (aq) + H3O+(aq).

L'acide lactique cède un proton à la molécule d'eau.

diminue

groupe carboxyle

groupe hydroxyle

H C

H

H

C

H

O

C

O

O H H

2.4. Couple Ox / Réd: acide pyruvique / acide lactique

CH3–CO–COOH / CH3–CHOH–COOH

soit en formules brutes: C3H4O3 / C3H6O3

demi-équation électronique: : C3H4O3 + 2 e– + 2H+ = C3H6O3

L'acide pyruvique est le réactif et c'est l'oxydant; l'acide lactique est le produit et c'est le réducteur.

Il y a donc passage de l'oxydant au réducteur : c'est une réduction qui a lieu dans la cellule musculaire.

3. Variation locale du pH sanguin en l'absence des processus de maintien

3.1. réaction 3:

CH3–CHOH–COOH(aq) + HCO3–(aq) = CH3–CHOH–COO–(aq) + CO2,H2O(aq)

la constante d'équilibre de cette réaction a pour expression K = 2 2

3

[ ] .[ , ( )]

[ ] .[ ( )]

éq éq

éq éq

lactate CO H O aq

acide lactique HCO aq

On a la réaction de l'acide lactique avec l'eau:

CH3–CHOH–COOH (aq) + H2O (l) = CH3–CHOH–COO– (aq) + H3O+(aq).

avec Ka2 = éq

éqéq

lactiqueacide

aqOHlactate

] [

)](.[][ 3 

On a la réaction de l'acide carbonique avec l'eau:

CO2 , H2O (aq) + H2O (l) = HCO3–(aq) + H3O+(aq)

avec Ka1 = éq

éqéq

aqOHCO

OHaqHCO

)](,[

].[)]([

22

33 

On remarque que K = 1

2

Ka

Ka =

1

2

10

10 pKa

pKa

= 10(pKa1–pKa2) = 10(6,1–3,6) = 102,5

Soit K = 3,2.102

3.2. acide lactique ion lactate

Avancement AH (aq) + HCO3– (aq) = A– (aq) + CO2,H2O (aq)

État initial

x= 0

n (mol) n0 = 3.10–4

n1= [HCO3–]i  V

= 2,7.10–2  0,100

n1 = 2,7.10–3

n1 = 27.10–4

0

n3 =[CO2,H2O]i  V

n3 = 1,4.10–3 

0,100

n3 = 1,4.10– 4

État intermédiaire

x n0 – x n1 – x x n3 + x

État final

x = xmax = 3.10– 4 0 24.10– 4 xmax = 3.10– 4

1,4.10– 4 + xmax =

4,4.10– 4

Si AH est réactif limitant alors n0 – xmax = 0 alors xmax = 3.10–4 mol

Si HCO3– est réactif limitant alors n1 – xmax = 0 alors xmax = 27.10–4 mol.

AH est donc réactif limitant car il conduit à l'avancement maximal le plus faible, xmax = 3.10–4 mol.

3.3. [HCO3–] f = 100,0

10.24 4max1 

 

V

xn = 2,4.10–2 mol.L–1

[CO2,H2O] f = 100,0

10.4,4 4max3 

 

V

xn = 4,4.10–3 mol.L–1 à cause de la réaction, il y a davantage de CO2

dissous.

3.4. D'après le 1.1.a) pH = pKa1 + log éq

éq

aqOHCO

aqHCO

)](,[

)]([

22

3 

pH = 6,1 + log 3

2

10.4,4

10.4,2 

pH = 6,8 après effort

avant effort pH = 6,1 + log 3

2

10.4,1

10.7,2 

= 7,4 on vérifie bien que le pH a diminué.

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