Un
chimiste qui m�rite d'�tre connu, Karl Friedrich Mohr, bac Polyn�sie
2023.
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d’int�r�ts.
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A. Le sel de Mohr.
Les
ions fer (II) sont facilement oxyd�s en ions fer (III) par le dioxyg�ne
de l'air dissout en solution aqueuse. Pour minimiser cette oxydation,
Mohr utilise un solide ionique (NH4)2 Fe(SO4)2, 6H2O(s).
1. Ecrire les demi-�quations �lectroniques relatives aux couples Fe3+aq / Fe2+aq et O2aq / H2O(l).
4 fois {Fe2+aq --> Fe3+aq+ e-}
O2aq + 4H+aq + 4e- --> 2H2O(l)
Ajouter : 4Fe2+aq +O2aq + 4H+aq + 4e- --> 4Fe3+aq+ 4e- +2H2O(l).
Simplifier : 4Fe2+aq +O2aq + 4H+aq --> 4Fe3+aq +2H2O(l).
On pr�pare V = 100,0 mL d'une solution de sel de Mohr en dissolvant m = 2,00 g de ce solide.
2. V�rifier que la masse molaire du sel de Mohr est M = 392,0 g / mol.
M = 2 x(14 +4) +56+2 x(32 +4x16) +6 x18 =392,0 g / mol.
3. Calculer la concentration C en solut� apport�.
n = m / M = 2,00 / 392,0 =0,0051 mol.
C = n / V =0,0051 / 0,100 = 0,051 mol / L.
(NH4)2 Fe(SO4)2, 6H2O(s)--> 2NH4+aq + Fe2+aq +2SO42-aq + 6H2O(l).
On en d�duit [Fe2+] = C =0,051 mol / L.
Le chauffage � reflux.
Pour
r�aliser la synth�se d'un ester, on introduit dans un ballon Vac=7,0 mL
d'acide m�thano�que et Val=10,0 mL d'�thanol. On introduit �galement
dans le ballon quelques grains de pierre ponce ainsi quelques gouutes
d'acide sulfurique concentr�.
.4. Nommer les �l�ments du montage.
A : r�frig�rant � eau ; B: ballon ; D
: chauffe ballon ; E : �l�vateur �
croisillons.
5. Nommer les groupes caract�ristiques pr�sents.
6. Repr�senter la formule topologique du formiate d'�thyle.
7. Citer deux avantage du chauffage � reflux et indiquer une pr�caution � respecter pour r�aliser cette synth�se.
En travaillant � temp�rature mod�r�e on acc�l�re la r�action : la temp�rature est un facteur cin�tique.
On �vite les pertes de mati�re : les vapeurs se condensent dans le r�frig�rant � eau et retombent dans le milieu r�actionnel.
L'acide est corrosif et l'alcool et l'ester sont inflammables. Port de
blouse, gants, lunette et travailler loin de toute flamme.
8. Quel est le r�le de l'acide sulfurique ?
Catalyseur.
9. Calculer les quantit�s de mati�re des r�actifs.
Masse volumique de l'acide m�thano�que : 1,22 g / mL.
Masse de cet acide :1,22 x 7,0 =8,54 g.
M(HCOOH) = 46 g / mol.
n =8,54 / 46 =0,1856 ~0,19 mol.
Masse volumique de l'�thanol : 0,79 g / mL.
Masse de cet alcool :0,79 x 10,,0 =7,0 g.
M(alcool) = 46 g / mol.
n =7,0 / 46 =0,152 ~0,15 mol.
0,15 mol d'alcool r�agit avec 0,15 mol d'acide, celui-ci est en exc�s et l'alcool est en d�faut.
10. Le rendement �tant de 0,70, calculer la masse d'ester.
n(ester) =0,152 mol ; M(ester) =74,0 g / mol.
Masse th�orique d'ester : 0,152 x 74,0 =11,25 g.
Masse r�elle : 11,25 x0,70 =7,9 g.
Pour
am�liorer le rendement sans changer la nature des r�actifs, on aurait
pu utiliser le dispositif de distillation fractionn�e.
L'esp�ce la plus volatile ( temp�rature d'�bullition la plus faible T�b(ester) = 54�C) , l'ester distille en premier.
En �liminant l'un des produits au fur et � mesure qu'il se forme, on d�place l'�quilibre dans le sens direct.
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Le dosage par titrage. Burette de Mohr.
Solution S1 : chlorure de potassium K+aq + Cl-aq de concentration C1 et de volume V1 = 200,0 mL.
Solution S2 : nitrate d'argent Ag+aq + NO3-aq de concentration C2 =0,080 mol / L.
12. Identifier la solution titrante et la solution titr�e. Quelle solution est dans la burette ?
Solution titrante : nitrate d'argent de concentration connue plac�e dans la burette.
Solution titr�e : chlorure de potassium.
R�action support du titrage : Ag+aq + Cl-aq --> AgCl(s).
L'�quivalence est rep�r�e par le changement de couleur de l'indicateur color�, le chromate de potassium. V2E = 7,5 mL.
13 D�finir l'�quivalence et calculer C1.
A l'�quivalence, les quantit�s de mati�re sont en quantit�s
stoechiom�triques. Avant l'�quivalence, l'ion chlorure est en exc�s,
apr�s l'�quivalence, l'ion argent est en exc�s.
V2E C2 = V1C1 ; C1 = 7,5 x 0,080 / 200=3,0 10-3 mol / L.
Il est possible de d�terminer la concentration des ions chlorure par titrage conductim�trique.
14. Comment cette courbe permet-elle de trouver le volume � l'�quivalence ?
15 Justifier l'allure de la courbe.
Conductivit� molaire ionique en mS m2 mol-1.
K+ : 7,3 ; Cl- : 7,6 ; Ag+ : 6,2 ; NO3- : 7,1.
Diminution de la conductance G avant l'�quivalence.
L'ion
argent est en d�faut avant l'�quivalence ; du point de vue de la
conductivit�, tout revient � remplacer l'ion chlorure par l'ion nitrate
de conductivit� molaire ionique un peu plus faible.
La conductivit�, et en cons�quence la conductance de la solution diminue lentement.
Augmentation de la conductance G apr�s l'�quivalence.
L'ion
argent est en exc�s apr�s l'�quivalence. On ajoute des ions argent et
nitrate � la solution. La conductivit� de la solution va cro�tre assez
vite.
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