QCM N° 05

Changement de couleur

et réaction chimique.

Avancement d'une réaction

 

   

 

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Énoncé

A

B

C

Réponse

1

L’avancement x d’une réaction chimique :

Est une grandeur exprimée en mol

Diminue au cours d’une réaction

Augmente au cours d’une réaction

AC

2

Dans un tableau d’avancement, on indique, pour un état donné du système :

Les masses des espèces chimiques

Les quantités des espèces chimiques

Les volumes des espèces chimiques

B

3

Dans un état intermédiaire du tableau d’avancement associé à la réaction :

2 Al  +  3 S  →  Al2S3

La quantité restante d’aluminium est

n0 (Al) + 2 x

La quantité restante de soufre est :

n0 (S) – 3 x

La quantité de sulfure d’aluminium formée est :

x

BC

4

Si dans un état final les quantités de deux réactifs, exprimées en mol, sont :

Réactif 1 : 4,0 – 2 xmax

Réactif 2 : 6,0 – 4 xmax

 xmax = 1,5 mol

Le réactif 1 est limitant

Le réactif 2 est limitant

AC

5

Dans un mélange stœchiométrique, les quantités des réactifs :

Sont nulles dans l’état final

Sont égales dans l’état initial

Conduisent à la même valeur de l’avancement maximal

AC

6

Après réaction d’un mélange stœchiométrique de réactifs :

Les réactifs sont entièrement consommés

L’état final ne contient que des produits

Il s’est formé la même quantité de chacun des produits

AB

7

La réaction d’équation :

2 H2  +  O2  →  2 H2O

Assure la propulsion des fusées. Un mélange de dihydrogène et de dioxygène est stœchiométrique si :

 

 

 

C

8

Une solution colorée absorbe :

 

Toutes les radiations du spectre de la lumière blanche

Principalement certaines radiations

Une seule radiation

B

9

Un spectrophotomètre affiche :

L’absorbance d’une solution

La concentration d’une solution

La couleur d’une solution colorée

A

10

L’absorbance d’une espèce colorée en solution est proportionnelle à :

La concentration molaire de l’espèce colorée

La longueur d’onde choisie pour la mesurer

L’épaisseur de la solution colorée traversée

AC

11

À partir du graphe ci-dessous, la loi de Beer-Lambert s’écrit :

 

A = 2 C

A = 0,20 C

A = 20 C

C

12

L’absorbance, à la longueur d’onde λ, d’une solution colorée de concentration C introduite dans une cuve de largeur est :

Proportionnelle à C et à

Proportionnelle à C et inversement proportionnelle à

Proportionnelle à C et à λ

A

13

Sur le spectre d’absorption d’une solution colorée d’une espèce de concentration C, présentant une absorbance maximale Amax pour une longueur d’onde λm

Amax dépend de C mais pas de λm

 λm dépend de C mais pas Amax

Amax et λm dépendent de C

B

14

À la longueur d’onde λ = 750 nm, l’absorbance d’une solution d’une espèce colorée, de concentration molaire C = 5,0 x 10 – 4 mol / L, introduite dans une cuve de longueur = 1,0 cm vaut A = 0,75.

À cette longueur d’onde, le coefficient d’absorption molaire ε (λ) de l’espèce vaut :

2,0 mol–1 . L . cm–1

1,5 x 106  mol–1 . L . m–1

1,5 x 103  mol–1 . L . cm–1

C

15

Pour tracer une droite d’étalonnage pour un dosage spectrophotométrique, il faut mesurer l’absorbance de solutions :

D’espèces chimiques différentes

D’une même espèce chimique à des longueurs d’ondes différentes

D’une même espèce chimique pour des solutions de concentrations différentes

C

 Questionnaire a été réalisé avec Questy Pour s'auto-évaluer

    Tableau d’avancement : exemple
-    L’avancement x d’une réaction chimique augmente au cours d’une réaction chimique 0 ≤ x  ≤ xmax.

-    L’unité d’avancement d’une réaction chimique est la mole (mol).

 

    Tableau d’avancement :
-    Dans un tableau d’avancement, on fait intervenir les quantités de matières.
-    Exemple :

    Tableau d’avancement (3) :
-    Lorsque l’avancement est x :
-    La quantité restante d’aluminium est : n0 (Al) – 2 x
-    La quantité restante de soufre est : n0 (S) – 3 x
-    La quantité de sulfure d’aluminium formée est : x

    État final : réactif limitant, réactif en excès.
-    Pour le réactif 1 : 4,0 – 2 xmax1   Þ    xmax1 = 2,0 mol
-    Pour le réactif 2 : 6,0 – 4 xmax2   Þ    xmax2 = 1,5 mol
-    L’avancement maximal est égal à la plus petite des deux valeurs :
-   Car on ne peut pas consommer plus de réactif qu’il n’y en a au départ
-     En conséquence, xmax = xmax2 = 1,5 mol  < xmax1
-    Le réactif 2 est limitant et le réactif 1 est en excès.
    Mélange stœchiométrique :
-    Dans certains cas, à la fin de la réaction, tous les réactifs ont été entièrement consommés.
-    On dit que dans l’état initial, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques :
-    Le mélange est stœchiométrique.
-    Dans l’état initial, les réactifs ont été introduits dans les proportions définies par les coefficients de la réaction.
-    Les quantités de matières des réactifs sont nulles dans l’état final.
-    Les quantités de matières des réactifs, introduites dans l’état initial, conduisent à la même valeur de l’avancement maximal.
-    L’état final ne contient que des produits.
    Mélange stœchiométrique de dihydrogène et de dioxygène :

 
    Solution aqueuse de permanganate de potassium :
-    Une solution colorée absorbe  principalement certaines radiations.
-    La solution de permanganate de potassium absorbe principalement dans le vert (bande noire).

 

-    Une solution de permanganate de potassium a une couleur magenta (plus ou moins foncée suivant la concentration)
    Le spectrophotomètre :
-    On utilise le fait que toute solution colorée absorbe la lumière visible (400 nm < λ0 < 800 nm).
-    Lorsqu’un faisceau de lumière monochromatique traverse un milieu absorbant, l’intensité lumineuse I du faisceau transmis est inférieure à l’intensité lumineuse I 0 du faisceau incident.
-    Pour évaluer cette diminution, on utilise :
-    La transmittance T :
-    L’absorbance A :
-    La transmittance s’exprime en pourcentage.
-    À une transmittance T de 100 % (T = 1) correspond une absorbance nulle : A = 0.
-    à une transmittance de 1 % (T = 0,01) correspond une absorbance A =log 100 = 2.
-    Exemple de réaction : on peut utiliser cette méthode lorsqu’une espèce colorée se forme ou disparaît au cours de la réaction.
-    Exemple : Réaction entre l’eau oxygénée et les ions iodure : il se forme du diiode qui est une espèce chimique colorée.
    Principe de fonctionnement.

 

-    Un système dispersif (prisme ou réseau) permet de sélectionner une radiation lumineuse de longueur d’onde donnée.
-    Cette radiation est dirigée vers l’échantillon à analyser. Le flux lumineux transmis est mesuré et converti en valeur d’absorbance.
    Loi de Beer-Lambert :
-    L’absorbance d’une solution diluée contenant une espèce colorée est proportionnelle à la concentration (effective) C de cette espèce et à l’épaisseur (cm) de la solution traversée par le faisceau lumineux.
-    A (λ) = ε (λ) . . C
-    ε (λ)  est appelé coefficient d’extinction molaire ou coefficient d’absorption molaire.
-    Il dépend de la nature de l’espèce dissoute et de la longueur d’onde de la radiation utilisée.
-    Il dépend également du solvant et de la température. (mol – 1.L.cm – 1).

    Spectre d’absorption d’une espèce colorée :
-    L’absorbance d’une solution colorée dépend de la longueur d’onde de la radiation lumineuse utilisée.
-    On donne l’absorbance d’une solution de diiode en fonction de la longueur d’onde :
-    Pour une solution de diiode de concentration C = 1,0 mmol / L, on mesure l’absorbance A pour différentes longueurs d’ondes. La plage de variation de la longueur d’onde se situe dans l’intervalle suivant :
-     400 nm < λ < 700 nm.
-    On règle la longueur d’onde sur la valeur souhaitée, on fait le blanc avec la solution étalon, puis on mesure l’absorbance. Il faut répéter le mode opératoire pour chaque mesure.
    Courbe obtenue :

 

-    Absorbance maximale Amax :
-    L’absorbance maximale Amax  est obtenue pour λm ≈ 470 nm.
-    L’absorbance Amax  d’une solution colorée dépend de la concentration de la solution colorée.
-    Alors que λm dépend de la nature de la solution.
    Exploitation du graphe :

  

-    On est en présence d’une portion de droite qui passe par l’origine.

-    Dans le domaine de concentration étudiée, l’absorbance de la solution est proportionnelle à la concentration de la solution :

-    A = a x C

-    Détermination de la valeur du coefficient a :

-    Le coefficient de proportionnalité a est égal au coefficient directeur de la droite tracée.

-     

-    Relation : A = f (C).

-    A = 20 x C

    Absorbance d’une solution :
-    Loi de Beer-Lambert :
-    L’absorbance d’une solution diluée contenant une espèce colorée est proportionnelle à la concentration (effective) C de cette espèce et à l’épaisseur (cm) de la solution traversée par le faisceau lumineux.
-    A (λ) = ε (λ) . . C
-    ε (λ)  est appelé coefficient d’extinction molaire ou coefficient d’absorption molaire.
-    Il dépend de la nature de l’espèce dissoute et de la longueur d’onde de la radiation utilisée.
-    Il dépend également du solvant et de la température. (mol – 1.L.cm – 1).
    Coefficient d’absorption molaire ε (λ) :
-    Loi de Beer-Lambert :
-    A (λ) = ε (λ) . . C
-    ε (λ)  est appelé coefficient d’extinction molaire ou coefficient d’absorption molaire.
-     

Absorbance de solutions de diiode en fonction de la concentration.

 Questionnaire a été réalisé avec Questy Pour s'auto-évaluer