Aurélie 05/04/12
 

 

   Solutions électrolytiques, conductimétrie, oxydoréduction, acide base : concours kiné St Michel 2012.



 

Choisir la ou les réponse(s) exacte(s).



Solutions électrolytiques.
A) Dans une solution de chlorure de cuivre II de concentration c = 0,10 mol/L, la concentration en ion cuivre II vaut 0,050 mol/L. Faux
.
CuCl2(s) = Cu2+aq + 2Cl-aq. [
Cu2+aq] = c = 0,10 mol/L.
B) La formule du chlorure de fer (III) s'écrit Fe3Cl. Faux.
FeCl3
.
C) On réalise le mélange d'une solution de chlorure de cuivre II et d'une solution de chlorure de fer III. Les deux solutions ont la même concentration c = 0,020 mol/L et le même volume V = 100 mL. La concentration en ion chlorure vaut 0,10 mol/L.
Faux.
CuCl2(s) = Cu2+aq + 2Cl-aq.
FeCl3(s) = Fe3+aq + 3Cl-aq.
Quantité de matière d'ion chlorure : n = 2 cV + 3cV = 5 cV.
[
Cl-aq] = 5 cV / (2V) =2,5 c = 2,5*0,020 = 0,05 mol/L.
D) Le volume de bromure d'hydrogène gazeux qu'il faut dissoudre dans 100 mL pour obtenir une solution de bromure d'hydrogène telle que [H3O+] =0,050 mol/L est 1,2 L. Vm = 24,0 L / mol. Faux.
HBr(g) + H2O(l) = H3O+aq+ Br-aq ; n(H3O+aq) =0,05*0,100 =5,0 10-3 mol.
n(HBr(g) =
5,0 10-3 mol ; volume de gaz HBr à dissoudre : 5,0 10-3*24 =0,12 L.

Conductimétrie.
lK+ = 7,4 10-3 S m2 mol-1 ;
lNO3- = 7,1 10-3 S m2 mol-1 .
A) La conductance peut s'exprimer en ohm-1
Vrai.
B) Dans les unités SI, la conductivité molaire ionique s'exprime en S m2 mol-1. Vrai.
C) Pour une solution d'acide chlorhydrique de concentration 0,10 mol m-3, la conductivité n'est plus proportionnelle à la concentration de la solution Faux.
D) La conductivité d'une solution de nitrate de potassium de concentration c = 2,0 10-3 mol/L est s = 2,9 10-3 mS m-1. Faux.
s =
lK+ [K+] + lNO3-[NO3-] =( lK++ lNO3-) c avec c = 2,0 mol m-3.
s =(
7,4 10-3+7,1 10-3 ) *2,0 = 0,029 S m-1.

  .

.
.

Réaction acido-basique.

On considère la réaction de l'acide éthanoïque avec l'eau. La constante d'équilibre K1 associée à l'équation de cet équilibre est égale à 1,6 10-5. Aide au calcul ; log 1,6 ~ 0,2.
A) pKa1 =5,2. Faux.
-log ( 1,6 10-5) =  5 -0,2 = 4,8.
B) A l'équilibre pH = pKa1. Faux.
pH = pKa1 + log([CH3COO-aq] / [CH3COO]).
C) Plus la solution d'acide éthanoïque est concentrée et moins l'acide est dissocié. Vrai.
D) Dans une solution acide de pH=6, c'est l'ion éthanoate qui prédomine.
 Vrai.
A pH supérieur à pKa, la forme base prédomine.



oxydoréduction.
Données : H2O2aq / H2O(l) ; I2(aq) / I-aq ; S2O82-aq/ SO42-aq ; Fe2+aq / Fe(s).
A) Le fer Fe(s) peut subir une réduction. Faux.
B) La demi-équation du couple Fe3+aq / Fe2+aq est : Fe2+aq =Fe3+aq +e-. Vrai.
C) En milieu basique, l'équation de la réaction entre l'eau oxygénée et les ions iodures s'écrit :
2I-aq + H2O2aq ---> I2aq + 2HO-aq.
Vrai.
Oxydation : 2I-aq = I2aq + 2e-. Réduction : H2O2aq + 2e-= 2HO-aq.
D) La réaction entre les ions iodures et les ions peroxodisulfate S2O82-aq nécessite d'acidifier le milieu réactionnel . Faux.
Oxydation : 2I -aq = I2 aq + 2e-. Réduction : S2O82-aq + 2e- =2 SO42-aq.
2I -aq +S2O82-aq= I2 aq +2 SO42-aq.

Dosage par titrage.
On considère le titrage d'un volume V = 20 mL d'une solution de diiode par une solution de thiosulfate de sodium ( 2Na+aq +
S2O32-aq ) de concentration c1 = 2,0 10-2 mol/L. VE = 5,0 mL est le volume de thiosulfate de sodium versé à l'équivalence. Données : I2(aq) / I-aq ; S4O62-aq/ S2O32-aq.
A) Le diiode est le réactif titrant. Faux

La solution de diiode est la solution titrée
.
B) L'équivalence est obtenue lorsqu'il y a persistance de la couleur brune. Faux.
I2(aq) +2S2O32-aq= 2 I-aq  +S4O62-aq.
Avant l'équivalence le diiode ( solution brune) est en excès ; après l'équivalence le diiode, seule espèce colorée, est en défaut.
C) A l'équivalence, la quantité de matière de thiosulfate introduite est deux fois plus grande que la quantité de matière de diiode à l'état initial. Vrai.
D) La concentration du diiode est : 5,0 10-3 mol/L. Faux.
A l'équivalence  2V[
I2(aq)] =VE c1 ; [I2(aq)] = VE c1 /(2V) = 2,0 10-2*5,0 / 20 =2,5 10-3 mol/L.





Préparation de solutions.
On souhaite préparer V1 = 100 mL d'une solution S1 de sulfate de cuivre II de concentration c1 = 0,010 mol/L.
 On dispose de sulfate de cuivre anhydre en poudre ainsi qu'une solution de sulfate de cuivre II de concentration c2 = 0,50 mol/L et de volume V2 = 500 mL.
A) Il faut prélever 2,0 mL de S2 pour préparer S1.
Vrai.
Facteur de dilution : c2/c1 = 0,50 / 0,010 = 50.
Volume de S2 à prélever :V1 / 50 = 2,0 mL.
B) La solution S1 est 5 fois moins concentrée que la solution S2. Faux. ( 50 fois )
C) S1 est obtenue par dissolution de 0,16 g de sulfate de cuivre anhydre dans 100 mL d'eau. Vrai.
Quantité de matière de sulfate de cuivre : 0,100*0,010 = 0,0010 mol ; M(CuSO4) =63,5 +32+64 =159,5 g/mol ;
masse de solide : 159,5 *0,0010 = 0,16 g
.
D)  La préparation de S1 à partir de S2 s'appelle dilution. Vrai.

Equilibre acido-basique.
pKa1(HCO3-aq / CO32-aq) =10,3 ;
pKa2(CO2, H2O / HCO3-aq) =6,4.
A) La réaction de HCO3-aq en tant qu'acide avec HCO3-aq en tant que base porte le nom de dismutation. Faux.
Ce terme est utilisé en oxydoréduction.
B) La constante d'équilibre de la réaction de HCO3-aq en tant qu'acide avec l'eau est K = 10-10,3. Vrai.
HCO3-aq +H2O(l) =CO32-aq + H3O+aq ; K = [CO32-aq][H3O+aq] / [HCO3-aq] = 10-10,3.
C) 
La constante d'équilibre de la réaction de HCO3-aq en tant que base avec l'eau est K = 10-3,7. Faux.
HCO3-aq +H2O(l) = CO2, H2O + HO-aq ; K = [CO2, H2O][HO-aq] / [HCO3-aq] ;
or Ka2 =
[HCO3-aq] [H3O+aq] /  [CO2, H2O] d'où : K = [H3O+aq][HO-aq] / Ka2  =10-14 / 10-6,4 = 10-7,6.
D) Le pH à l'équilibre de la réaction de HCO3-aq en tant qu'acide avec l'eau dépend de la concentration initiale de HCO3-aq. Faux.




Titrage acido-basique.
On souhaite titrer l'acide trichloroéthanoïque, acide corrosif de formule CCl3COOH aq. Pour le titrage effectué, pHE = 7,0.
Données : pKa1( CCl3COOH aq / CCl3COO- aq )= 0,7 ; pKa2( NH4+ aq / NH3 aq )= 9,2 ; pKe = 14.
indicateur coloréhélianthineBBTrouge de crésolphénolphtaléine
zone de virage3,1 - 4,46,0 - 7,67,2 - 8,88,5 - 10
A) La réaction de l'acide trichloroéthanoïque avec l'ammoniac peut servir de réaction de support à ce titrage. Vrai.
CCl3COOH aq +NH3 aq = CCl3COO- aq +NH4+ aq.  K = [CCl3COO- aq][NH4+ aq] / ([CCl3COOH aq][NH3 aq]).
avec : [CCl3COO- aq]/[CCl3COOH aq] = Ka1 / [H3O+aq] et [NH4+ aq] / [NH3 aq] =  [H3O+aq] / Ka2.
K = Ka1/ Ka2 = 10-0,7 / 10-9,2 = 108,5. K est grand, la réaction est totale.
De plus une réaction acide base est rapide.
B) Les indicateurs colorés sont des couples acido-basiques dont la forme acide et la forme basique ont des couleurs différentes. Vrai.
C) L'ajout de quelques gouutes de rouge de crésol a permis de repérer l'équivalence par un changement de couleur du jaune au rouge. Faux.
La zone de virage de l'indicateur coloré doit contenir le pH du point équivalent.
D) Si on double la concentration du réactif titrant, le volume équivalent diminue de moitié mais le pH à l'équivalence reste le même.
Vrai.


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