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9. Réaction acidobasique. Le chlorure d'hydroxylammonium de formule NH3OHCl
(s) est un solide blanc ionique utilisé dans le domaine industriel pour
la synthèse de colorants et de produits pharmaceutiques.
On dissout une masse de 13,9 g de chlorure d'hydroxylammonium dans un
volume d'eau . La réaction de dissolution est totale et le volume après
dissolution est égal à 20 L.
La solution aqueuse obtenue de chlorure d'hydroxylammonium (NH3OH+ ( a q ) + C l- ( a q ) ) de concentration molaire C a un pH voisin de 4,0.
Données : pKa du couple (NH4+ ( a q ) / NH3 ( a q ) ) = 9,2 ; 13,9 / 69,5 = 0,20 ;
Masse molaire moléculaire en g.mol-1 du chlorure d'hydroxylammonium : 69,5.
a) La base conjuguée de l'ion hydroxylammonium est l'hydroxylamine de formule NH2OH( s ). Vrai.
NH2OH aq + H+aq =NH3OH+ ( a q ).
b) La transformation entre l'ion hydroxylammonium et l'eau est totale. Faux.
n(NH3OHCl (s) ) =13,9 / 69,5 = 0,20 mol ; C = 0,20 / 20 = 0,010 mol/L.
-log 0,01 = 2.
pH est différent de -log C, la transformation entre l'ion hydroxylammonium et l'eau est partielle.
c) Le pKa du couple (ion hydroxylammonium / hydroxylamine) est voisin de 6. Vrai.
Ka ~ [H3O+]2 / C ~ 10-8 / 0,01 ~ 10-6 ; pKa ~6.
d) L'ion hydroxylammonium NH3OH+ est un acide plus dissocié dans l'eau que l'ion ammonium
NH4 + . Vrai.
Plus le pKa du couple ( acide / base) est faible, plus l'acide est fort ( plus dissocié dans l'eau).
10. Durée de vie d'un pion.
Un pion p-
est une particule qui peut être émise lors d'une collision entre un
proton et un deuton. Le pion est une particule instable dont la durée
de vie est de t = 2,60x10-8
s dans le référentiel dans lequel il est au repos. On considère un pion
qui se dirige en ligne droite à une vitesse de 0,70 c, dans le
référentiel terrestre, vers un détecteur situé à une distance de 5,0 m
de la source qui émet la particule. On rappelle que les durées propre Dt0 et mesurée Dt sont reliées par la relation
Dt = g Dt0 avec g =1 / [1-v2/c2]½.
(v représente la vitesse relative du référentiel propre par rapport à un autre référentiel galiléen).
Données : 1 / 0,51½ = 1,40 ; 1,4 *2,6 ~ 3,6. a)
Le référentiel dans lequel le pion est au repos est en translation
rectiligne uniforme par rapport au référentiel terrestre. Vrai.
b) t est un temps mesuré. Faux.
t est le temps propre.
c) La durée de vie du pion dans le référentiel terrestre est d'environ 3,6x10-8 s . Vrai.
g = 1 / [1-0,702]½ =1 / 0,51½ =1,40.
Dt = g Dt0 = 1,40 *2,60 10-8 =3,6 10-8 s.
d) Le pion ne sera pas détecté par ce dispositif. Faux.
Durée du parcours : 5,0 /(0,70 *3 108) = 5,0 / 2,1 10-8 ~2,4 10-8 s.
Cette valeur étant inférieure à 3,6x10-8 s, la particule peut être détectée.
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