QCM N° 05 a

Changement de couleur

et Réaction chimique

 

   

 

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QCM N° 05 a : Changement de couleur et réaction chimique

 Pour chaque question, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s).

 

Énoncé

A

B

C

Réponse

1

L’avancement x est une grandeur qui :

n’a pas d’unité.

s’exprime en mol.

augmente au cours de la réaction.

B et C

2

À la fin d’une réaction chimique :

les réactifs sont toujours totalement consommés.

les réactifs sont totalement consommés si le mélange initial est stœchiométrique.

le réactif limitant est totalement consommé.

B et C

3

Dans un état final pour lequel les quantités des deux réactifs exprimés en mol, sont :

Réactifs 1 : 6,0 – 3 xmax

Réactifs 2 : 8,0 – 2 xmax

xmax = 4,0 mol

le réactif 1 est limitant.

le réactif 2 est limitant.

B

4

On mélange 10,0 mol d’aluminium Al et 10,0 mol de dioxygène O2.

L’équation de la réaction est :

4 Al (s) + 3 O2 (g) → 2 Al2O3 (s)

Dans l’état final.

il reste 2,5 mol de O2.

2,5 mol de Al ont été consommés.

il s’est formé 5,0 mol de Al2O3.

A et C

5

Après 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.

A et B

6

Pour la réaction suivante :

aluminiumacide

Le mélange initial des réactifs est stœchiométrique si :

 relation1

 relation2

 relation3

A et C

7

Un spectrophotomètre affiche :

l’absorbance d’une solution.

la concentration d’une solution.

la couleur d’une solution.

A

8

Soit C la concentration molaire d’une espèce colorée, λ la longueur d’onde utilisée et k une constante.

La loi de Beer-Lambert s’écrit :

A = k . λ

A = k . C

A = λ . C

B

9

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

 

A = 1,0 C

A = 0,10 C

A = 10 C

C

10

L’absorbance d’une solution colorée est :

toujours proportionnelle à la concentration C de l’espèce colorée.

proportionnelle à la concentration C de l’espèce colorée pour les solutions suffisamment diluées

proportionnelle à la longueur d’onde λ de la radiation utilisée

 B

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

 

Essentiel :

    Avancement d’une réaction chimique :

-    L’avancement x d’une transformation chimique est une grandeur exprimée en mole qui permet de décrire l’état du système au cours de la transformation.

-    Il permet d’exprimer les quantités de matière de réactifs et de produits présents dans le système chimique à chaque instant.

-    L’avancement x est une quantité de matière. Elle s’exprime en mol.

-    Dans l’état initial, x = 0,

-    au cours de la transformation, la valeur de l’avancement de la réaction augmente :   0   ≤  x   ≤  xmax

-    À l’état final : x = xmax (au niveau de la classe de première S, les réactions étudiées sont totales)

-    En conséquence, l’avancement x ≥ 0.

    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.

-    Mélange stœchiométrique : Dans l’état initial, les réactifs ont été introduits dans les proportions définies par les coefficients de la réaction.

         Avancement maximal : xmax

-    Le but est de trouver la valeur de xmax.

-    La connaissance de la valeur de xmax permet de compléter le tableau et de trouver l’état final du système.

-    Comment peut-on déterminer la valeur maximale de x : Détermination de x max ?

-    Comme, on est en présence de deux réactifs, on peut émettre deux hypothèses.

-    Hypothèse 1 : on considère le réactif 1 :

-    6,0 – 3 xmax1 = 0 Þ xmax1 = 2,0 mol

-    Hypothèse 2 : on considère le réactif 2 :

-    8,0 – 2 xmax 2 = 0 Þ xmax2 = 4,0 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

-    xmax = xmax1 = 2,0 mol ≤ xmax2

-    En conséquence :

-    Le réactif limitant est le réactif 1, il a été totalement consommé.

-    Le réactif en excès est le réactif 2, il n’a pas totalement réagi.

    Tableau d’avancement d’une réaction :

-    Il décrit l’évolution des quantités de matière du système de l’état initial à l’état final en fonction de l’avancement x.

-    Les nombres placés devant l’avancement x sont égaux aux nombres stœchiométriques de l’équation chimique.

-    On n’écrit pas le nombre stœchiométrique 1.

-    Le tableau permet de calculer la valeur de l’avancement maximal xmax et de déterminer l’état final du mélange réactionnel.

-    Il est très pratique pour l’étude des réactions chimiques.

-    Exemple :

Équation

4 Al (s)         

+   3 O2 (g)

2 Al2O3 (s)

État du système

Avancement

n  

 

 

 

État initial (mol)

x = 0

n1 = 10

n2 = 10

0

Au cours de la

transformation

x

104 x

103 x

2 x

État final (mol)

x = xmax ?

104 xmax =

0,403 xmax =

 

2 xmax =

 

-    Le but est de trouver la valeur de xmax.

-    La connaissance de la valeur de xmax permet de compléter le tableau et de trouver l’état final du système.

-    Comment peut-on déterminer la valeur maximale de x : Détermination de x max ?

-    Comme, on est en présence de deux réactifs, on peut émettre deux hypothèses.

-    Hypothèse 1 : on considère que le réactif est l’aluminium Al (s) :

-    10 – 4 xmax1 = 0 Þ xmax1 = 2,5 mol

-    Hypothèse 2 : on considère que le réactif est le dioxygène O2 (g) :

-    10 – 3 xmax2 = 0 Þ xmax2 ≈ 3,3 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

-    xmax = xmax1 = 2,5 mol ≤ xmax2

-    En conséquence :

-    Le réactif limitant est l’aluminium Al (s), il a été totalement consommé.

-    Le réactif en excès est le dioxygène O2 (g), il n’a pas totalement réagi.

Équation

4 Al (s)         

+   3 O2 (g)

2 Al2O3 (s)

État du système

Avancement

n  

 

 

 

État initial (mol)

x = 0

n1 = 10

n2 = 10

0

Au cours de la

transformation

x

104 x

103 x

2 x

État final (mol)

x = xmax = 2,5 mol

104 xmax = 0,0 mol

0,403 xmax = 2,5 mol

 

2 xmax = 5,0 mol

    Pour retrouver la relation :

-    Exemple :  2 Al (s) + 6 H+ (aq) → 2 Al3+ (aq) + 3 H2 (g)

-     aluminiumacide

Mélange stœchiométrique

2 Al (s)         

+   6 H+ (aq)

 

Quantité de matière

n0 (Al)

n0 (H+)

 

Coefficients stœchiométriques

2

6

Relation entre

les quantités de matière

des réactifs

 relation1

ou

 relation3

    Le spectrophotomètre :

 

-    Le spectrophotomètre mesure de l’absorbance d’une solution par spectrophotométrie.

-    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.

-    Définition.

-    L’absorbance d’une solution diluée contenant une espèce colorée est proportionnelle à la concentration (effective) C de cette espèce et à l’épaisseur ℓ (cm) de la solution traversée par le faisceau lumineux.

-    A (λ) = ε (λ).ℓ.C

-    Cette relation n’est valable que pour les solutions suffisamment diluées.

-    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).

-    Courbe d’étalonnage d’un spectrophotomètre.

-    La courbe A = f (C) constitue la courbe d’étalonnage de la substance étudiée.

-    Elle permet de déterminer la concentration d’une solution de la substance étudiée.

-    Afin d’augmenter la sensibilité de la méthode, on utilise la longueur d’onde qui correspond au maximum d’absorption de la substance étudiée.

-    Cette méthode est alors beaucoup plus précise que la méthode colorimétrique utilisant une échelle des teintes.

    Exploitation du graphique de la loi de Beer-Lambert

coefficient_directeur

-    À l’aide de la courbe A = f (C), on peut déterminer la valeur de la concentration C d’une solution diluée grâce à la mesure de son absorbance.

-  Exemple :

 

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