Bac Blanc

Janvier 2001

Exercices de chimie :

1 et 2

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 I- Exercice 1 de chimie : étude d’un acide faible. ( 4 pts)

II- Exercice 1 de chimie : Le chou rouge.(5 pts)

 

 

I- Exercice 1 de chimie : étude d’un acide faible. ( 4 pts)

Dans tout le problème, on opère à la température de 25 °C.

Données :

Masses molaires atomiques : M (H) = 1,0 g / mol   ;   M (N) = 14,0 g / mol   ; M (Cl) = 35,5 g / mol

Produit ionique de l’eau : Ke = 1,0 x 10-14

Couples acide / base : pKA (H3O+ / H2O) = 0,0 ;  pKA (H2O / HO ) = 14  ; pKA (NH4+ / NH3) = 9,2 

Les ions chlorure et les ions sodium sont indifférents vis-à-vis de l’eau.

Le chlorure d’ammonium, de formule NH4Cl est un composé ionique.

1)- On dissout une masse m = 0,32 g de chlorure d’ammonium dans l’eau de façon à obtenir V = 100 mL de solution. La mesure du pH de la solution obtenue donne pH = 5,2.

a)-  Écrire l’équation bilan de la réaction de dissolution de ce composé.

b)-  L’ion ammonium formé est un monoacide ; montrer qu’il s’agit d’un acide faible.

c)-  Écrire l’équation bilan de la réaction entre l’ion ammonium et l’eau. Définir la constante de cette réaction et déterminer sa valeur numérique. En déduire quelles sont les espèces chimiques majoritaires dans la solution.

2)- On ajoute une solution d’hydroxyde de sodium à la solution précédente.

Quelle réaction a lieu principalement lors du mélange des deux solutions ?

Justifier la réponse en utilisant les valeurs des pKA des couples acide/base.

Calculer sa constante de réaction. Conclure.

3)- Déterminer le volume Vb de la solution d’hydroxyde de sodium de concentration Cb = 0,20 mol / L qu’il faut ajouter aux 100 mL de la solution de chlorure d’ammonium initiale pour obtenir une solution de pH = 9,2.

 

II- Exercice 1 de chimie : Le chou rouge.(5 pts)

Le jus de chou rouge a une couleur qui dépend de la valeur du pH.

 

pH

0 - 3

4 - 6

7 - 8

9 - 12

13 - 14

Couleur

rouge

violet

bleu

vert

jaune

 

On se propose de l’utiliser comme indicateur coloré acido-basique naturel.

1)- Trois solutions de concentrations molaires volumiques voisines de 0,10 mol /L sont testées par cet indicateur coloré. On obtient les résultats suivants :

 

Solution

A

B

C

Couleur

rouge

rouge

jaune

 

a)-  Donner le caractère acido-basique de chaque solution.

b)-  Une détermination plus précise de la valeur du pH des solutions A et B donne les résultats suivants :

 

Solution

A

B

pH

2,9

1,0

 

L’une de ces solutions est une solution d’acide éthanoïque, d’acide faible. Laquelle ? Justifier la réponse.

c)-  Écrire l’équation de l’action de cet acide sur l’eau.

d)-  Donner l’expression de la constante KA du couple acide/base mis en jeu.

2)- Vous disposez du matériel suivant :

-    Pipettes jaugées : 1 mL ;  5 mL   ;  10 mL ;  20 mL ; et poire à pipeter.
-    Fioles jaugées :   50 mL   ;  100 mL ;  200 mL  et d’un pH-mètre avec une sonde étalonnée ;
-    Éprouvettes graduées : ;  10 mL   ;  50 mL ;  100 mL   ;  et d’un agitateur magnétique ;
-    Burette de 25 mL ;  barreau aimanté ;  béchers ; et pissettes d’eau distillée.
-    Comment, à partir de la solution identifiée à la question 1)- b)-, préparer un volume V = 100 mL de la solution d’acide éthanoïque diluée 10 fois ? décrire brièvement le protocole expérimental.

3)- Sur la figure 1, ci-après, on trouve la courbe expérimentale du dosage d’un volume Va = 20,0 mL de la solution d’acide éthanoïque, préparée dans la question 2)-, par une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium (encore appelée soude) de concentration molaire volumique Cb = 1,0 x 10-2 mol / L.

 La courbe tracée ci-après : figure 1, donne les variations du pH en fonction du volume V de base versée.

 

a)-  Faire un schéma annoté du dispositif utilisé pour réaliser le suivi pH-métrique du dosage en indiquant les noms des récipients utilisés et les réactifs qu’ils contiennent.

b)-  Écrire l’équation de la réaction de dosage.

c)-  Qu’appelle-t-on équivalence ? déterminer l’abscisse du point d’équivalence sur la courbe expérimentale.

d)-  En déduire la concentration molaire volumique C1 de la solution d’acide éthanoïque.

e)-  En l’absence de pH-mètre, l’indicateur coloré chou rouge permet-il de visualiser l’équivalence ? Justifier la réponse.

4)- La figure 2, ci-après, obtenue avec un logiciel, présente la simulation du même dosage. Les courbes tracées représentent les variations :

-    Du pH en fonction du volume Vb de soude ajoutée,
-    Les pourcentages des espèces acide éthanoïque et ions éthanoate en fonction de Vb.

 

b)-  Que peut-on dire des concentrations molaires volumiques des espèces acide et base conjuguées présentes au point d’intersection des courbes 2 et 3 ? En déduire une valeur approchée du pKA du couple acide éthanoïque / ion éthanoate.

c)-  Identifier les courbes 2 et 3. Justifier la réponse.