Physique
chimie, cannabis, alcool et s�curit� routi�re, bac St2S 2021.
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Cannabis et airbag. ( 12 points).
Un
conducteur accident� avait consomm� du cannabis peu de temps avant de
prendre le volant. La substance active de cette drogue est le THC de
formule suivante.
Partie 1.
1. Entourer les groupes fonctionnels pr�sents et les nommer.
2. Justifier la solubilit� du cannabis dans les graisses.
La mol�cule poss�de une longue chaine carbon�e ( � 5 atomes de carbone) ainsi que deux cycles � 6 atomes de carbone.
Les acides gras naturels poss�dent �galement de longues chaines carbon�es.
Le cannabis est donc soluble dans les graisses.
Partie 2. La chimie de l'airbag.
Lors d'un choc violent, une �tincelle d�clenche la d�composition de l'azoture de sodium NaN3(s) pr�sent dans l'airbag en sodium Na(s) et en diazote N2(g).
2 NaN3(s) ---> 2 Na(s) +3 N2(g). (1).
Le sodium produit r�agit imm�diatement avec du nitrate de potassium KNO3(s) pr�sent dans l'airbag.
10 Na(s) + 2 KNO3(s) ---> N2(g) +5 Na2O(s) + K2O(s). (2).
Enfin : Na2O(s) + K2O(s) +SiO2(s) ---> K2Na2SiO4(s) (3).
3. Tous les
r�actifs mis en jeu sont enti�rement consomm�s. Identifier les deux
esp�ces chimiques restantes � l'issue des trois transformations et
indiquer celle qui provoque le gonflement de l'airbag.
K2Na2SiO4(s) et N2(g).
Le diazote gazeux provoque le gonflement de l'airbag.
4. Etablir la relation entre la quantit� de mati�re de diazote form�� n1(N2) et la quantit� de mati�re d'azoture de sodium nd(NaN3). M�me question avec n1(Na) et nd(NaN3).
D'apr�s l'�quation (1) : n1(N2) = 1,5 nd(NaN3)
n1(Na) = nd(NaN3).
5. Etablir la relation entre la quantit� de mati�re de diazote form� n2(N2) lors de la deuxi�me transformation et nd(NaN3).
n2(N2) = n1(Na) / 10 = 0,1 n1(Na) = 0,1 nd(NaN3).
6. En d�duire que la quantit� totale de diazote form�e est nT(N2) = 1,6 nd(NaN3).
nT(N2) = n1(N2) + n2(N2) =1,5 nd(NaN3) + 0,1 nd(NaN3) =1,6 nd(NaN3).
7. La masse
d'azoture de sodium d�compos� lors du d�clenchement de l'airbag est
�gale � 82,0 g. Calculer le volume de l'airbag gonfl�.
M(NaN3) = 23,0 + 3 x14,0=65,0 g.
nd(NaN3) = 82,0 / 65,0 ~1,26 mol.
nT(N2) =1,6 * 1,26 ~2,02 mol.
Volume molaire des gaz : 24 L / mol.
Volume de l'airbag gonfl� : 2,02 * 24 ~48,4 L.
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Ethylotest chimique. ( 8 points).
Il est constitu� d'un ballon de volume 1,0 L et d'un tube de verre rempli d'un gel contenant des ions dichromate Cr2O72- de couleur orange et de l'acide sulfurique.
Apr�s avoir bu, une partie de l'alcool migre du sang vers l'air des
poumons. Cet �thanol passant dans le tube en verre de l'�thylotest
provoque la transformation chimique des ions dichromate en ion chrome
III, Cr3+ de couleur verte.
Couples oxydant / r�ducteur.
acide �thano�que C2H4O2 / �thanol C2H6O : C2H4O2 + 4H+ + 4e- =C2H6O + H2O.
Cr2O72- / Cr3+ : Cr2O72-+ 14H+ + 6 e- = 2Cr3+ + 7H2O.
1. Nommer l'esp�ce chimique qui provoque la transformation chimique des ions dichromate en ion chrome (III).
L'�thanol, le r�ducteur le plus fort, s'oxyde en acide �thano�que.
2. Pr�sicer, en cas de test est positif, si les ions dichromate sont oxyd�s ou r�duits.
Les ions dichromate gagnent des �lectrons. Cr2O72-est un oxydant qui se r�duit.
3. Ecrire l'�quation de la r�action d'oxydor�duction entre les ions dichromate et l'�thanol.
3 fois{C2H6O + H2O = C2H4O2 + 4H+ + 4e-}oxydation
2 fois{ Cr2O72-+ 14H+ + 6 e- = 2Cr3+ + 7H2O } r�duction
Ajouter et simplifier : 2Cr2O72-+ 16H+ +3C2H6O --> 3C2H4O2 + 4Cr3+ + 11H2O.
4. Expliquer le r�le de l'acide sulfurique dans la transformation chimique.
Cet acide est l'un des r�actifs ; Cr2O72-est un oxydant puissant en milieu acide, capable d'oxyder l'�thanol.
L'ion sulfate est spectateur.
5. Le mode d'emploi indique :
gonfler compl�tement le ballon ; presser le ballon pour le vider lentement et enti�rement ; attendre 2 minutes pour le r�sultat.
Indiquer en quoi le respect de ces indications est indispensable pour que le r�sultat soit fiable.
Le ballon sous-gonfl� conduit � une quantit� d'alcool dans l'air expir� insuffisante.
Vider lentement et compl�tement le ballon gonfl� afin que tout
l'�thanol contenu dans le ballon traverse le dichromate de potassium.
La r�action d'oxydor�duction est rapide mais pas instantan�e, d'o� les deux minutes d'attente.
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