Aurélie 12/04/12
 

 

   Eau de Javel, mélange d'acides, alcène, conductimétrie : concours kiné Berck 2012.



 

Choisir la réponse exacte.



Eau de Javel.
L'eau de javel est une solution aqueuse constituée d'un mélange équimolaire d'hypochlorite de sodium ( Na+aq +ClO-aq) et de chlorure de sodium. On la prépare en faisant agir un courant de dichlore gazeux sur de la soude, selon la réaction totale modélisée par l'équation suivante :
Cl2(g) + 2HO-aq ---> ClO-aq + Cl-aq +H2O (1).
Sur une bouteille d'eau de Javel, on lit l'information suivante : pourcentage en chlore actif 2,6 %.
 Ce pourcentage correspond à la masse ( en g ) de dichlore gazeux nécessaire pour préparer 100 g d'eau de Javel selon la réaction précédente. Depuis 2001, le pourcentage en chlore actif remplace le degré chlorométrique ( °Chl). Le degré chlorométrique d'une eau de Javel est égal au volume ( en L) de dichlore gazeux qu'il faudrait utiliser pour fabriquer 1 L de cette eau de Javel dans les conditions normales de température et de pression et selon la réaction précédente. Vm = 22,4 L /mol.
Densité de l'eau de Javel contenue dans la bouteille : d = 1,037.
Calculer le degré chlorométrique de cette eau de Javel.
(5,2 ; 7,3 ; 8,0 ; 8,5 ; 9,0 ; aucune réponse exacte ).
Masse de 1 L d'eau de Javel : 1,037 kg = 1037 g
;
Masse de chlore dans  cette solution : m =1037*2,6 /100 =26,96 g.
Quantité de matière correspondante : n = m/M(Cl) =26,96 / 35,5 ~0,76 mol.
Quantité de matière de dichlore : 0,38 mol.
Volume de dichlore dans les CNTP :0,38*22,4 =8,5 L ou 8,5°chl.

Le dosage indirect d'une eau de Javel consiste à déterminer sa concentration molaire en ion hypochlorite. Dans un premier temps on réduit les ions hypochlorite par les ions iodure en excès et en milieu acide, selon la réaction totale d'équation :  ClO-aq +2I-aq +2H3O+aq ---> Cl-aq +3H2O +I2aq. (2)
Le diiode qui se forme est ensuite dosé par ue solution aqueuse de thiosulfate de sodium, selon la réaction totale d'équation :
I2aq +2S2O32-aq ---> 2I-aq +S4O62-aq. (3).
Mode opératoire :
Une solution diluée d'eau de javel est préparée en diluant 20 fois l'eau de Javel contenue dans la bouteille. On verse un volume V1= 20,0 mL de cette solution dans un erlenmeyer. On ajoute ensuite 10,0 mL d'une solution d'iodure de potassium de concentration molaire c = 0,10 mol/L. On ajoute 1 mL d'acide éthanoïque pur et on agite le mélange pendant 5 min. On dose le diiode formé par une solution de thiosulfate de sodium de concentration c' = 0,10 mol/L.

Calculer le volume ( en mL) de solution de thiosulfate à verser pour obtenir l'équivalence.
( 6,5 ; 7,6 ; 8,7 ; 9,1 ; 9,9 ; autre ).
Il  a 0,38 mol de dichlore dans 1 L de cette eau de javel, soit, d'après les nombres stoechiométriques de (1), 0,38 mol d'ion hypochlorite. Tenir compte de la dilution : 0,38 / 20 = 0,019 mol dans 1 L.
Soit 0,019 *20 /1000 =3,8 10-4 mol dans le volume V1.

D
'après les nombres stoechiométriques de (2), il se forme 3,8 10-4 mol de diiode.
D
'après les nombres stoechiométriques de (3), 2*
3,8 10-4 =7,6 10-4 mol de thiosulfate de sodium sont nécessaire.
VE =
7,6 10-4 / c' = 7,6 10-4 / 0,10 =7,6 10-3 L soit 7,6 mL.

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.

.



Mélange d'acides.
Un mélange a été réalisé à partir de deux solutions aqueuses de même concentration molaire en soluté apporté :une solution aqueuse d'acide chlorhydrique et une solution aqueuse d'acide nitrique. Les deux acides sont totalement dissociés en solution aqueuse et le pH du mélange est égal à 1,7. On dose les ions chlorure contenus dans un volume V = 20,0 mL du mélange par une solution aqueuse de nitrate d'argent de concentration molaire c = 0,020 mol/L. Il faut verser VE= 17,0 mL de solution aqueuse de nitrate d'argent pour atteindre l'équivalence.
Déterminer le pourcentage volumique d'acide nitrique dans le mélange.
(15 ; 27 ; 31 ; 35 ; 85 ; autre réponse ).
Ag+aq + Cl-aq = AgCl(s).
n(
Cl-aq) =n(Ag+aq) =cVE =0,020 *17,0 = 0,34 mmol d'ion chlorure dans 20 mL de mélange.
n(H3O+aq) =20*10-pH =20*10-1,7 =0,40 mmol d'ion oxonium dans 20 mL de mélange.
% d'acide chlorhydrique en volume : 0,34/0,40*100 = 85 % ; % volumique d'acide nitrique : 15 %.







Combustion d'un alcène.
On réalise la combustion complète d'une quantité n = 50 mmol d'un alcène A dont la chaîne carbonée est linéaire et non cyclique. Il se forme une masse de dioxyde de carbone égale à 8,8 g.
L'hydratation de cet alcène conduit à une espèce chimique unique B.
Parmi les affirmations suivantes, combien y en a-t-il d'exactes ?
- La formule brute de cet alcène est C4H10. Faux.

n(CO2) = 8,8 / 44 =0,20 mol = 200 mmol. L'alcène possède donc 200/5 = 4 atomes de carbone : C4H8.
- Il se forme lors de la combustion complète 7,2 g d'eau. Faux
C4H8 + 6O2 ---> 4CO2 + 4H2O ; il se forme 50*4 =200 mmol d'eau soit 0,200*18 =3,6 g d'eau.
- Le nom de l'alcène est le butan-1-ène. Faux. ( but-1-ène serait un nom correct )
Un seul alcool se forme : les carbones doublement liés portent les mêmes substituants, d'où A est le but-2-ène, isomères E ou Z.
- Le nom de B est le butan-1-ol. Faux.
butan-2-ol.
- L'oxydation ménagée de B conduit en présence d'oxydant en défaut au butanal. Faux.
Un alcool secondaire conduit à une cétone : la butanone.

On étudie par conductimétrie la cinétique d'hydrolyse basique d'un ester : le méthanoate d'éthyle.
On verse dans un becher V0 = 200 mL d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium de concentration c0 =0,0200 mol/L. A un instant t=0 pris comme origne des dates, on ajoute rapidement une quantité nE=4,00 10-3 mol d'ester. Le volume total du mélange réactionnele sera pris égal à V0. On mesure la conductivité du mélange réactionnel à t = 15 min et on trouve s = 339 mS m-1 à 25°C.
On donne ( en mS m2 mol-1) : l HO-=19,9 ;
l Na+=5,01 ; l HCOO-=5,46.
Déterminer l'avancement x(mmol) de la réaction d'hydrolyse basique à t = 15 min. (1,2 ; 1,4 ; 1,7 ; 1,9 ; 2,2 ; autre ).
HCOOC2H5 + HO-  ---> HCOO- +C2H5OH.
[Na+] =c0 = 20 mol m-3 ; [
HCOO-] = x / 0,2 10-3 = 5x 103 mol m-3 ; [HO-] =(c0V0 -x) / (0,2 10-3 )=20-5x 103 mol m-3 ;
s =l HO-[HO-] +l Na+[Na+] +l HCOO-[HCOO-].
339=19,9(20-5x 103 ) +5,01*20 +5,46 *5x 103.
159,2=7,15 104 x ; x = 2,23 10-3 mol ~2,2 mmol.





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