Chimie exercices sur la transformation chimique et l'avancement








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date de publication23.04.2017
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CHIMIE

Exercices sur la transformation chimique et l'avancement

Chap.11


  1. Données : M(C) = 12,0 g.mol-1 ; M(H) = 1,0 g.mol-1 ; M(O) = 16,0 g.mol-1 ; M(N) = 14,0 g.mol-1 ;
    M(Ca) = 40,1 g.mol-1 ; M(Ag) = 108 g.mol-1 ; M(Cu) = 63,5 g.mol-1 ; M(Fe) = 55,8 g.mol-1 ;
    Loi des gaz parfaits : PV =nRT avec R = 8,31 S.I.

I.Avancement et colliers de perles


  1. Une entreprise chinoise de fabrication de bijoux décide de délocaliser une de ses usines à L’Hermitage.

  2. Cette usine doit faire face à une commande de 15000 colliers de perles. Chaque collier doit être identique et être constitué de 10 perles rouges R et de 6 perles bleues B. Le stock de l’usine est de 10 000 sachets de perles rouges (chaque sachet contient 5 perles), 27 000 sachets de perles bleues (2 perles par sachet).

  3. Un sachet de 5 perles rouges sera noté R5 ; etc…

  1. Ecrire l’équation modélisant la fabrication des colliers en tenant compte du fait que les perles du stock sont en sachet.

  2. Compléter le tableau d’évolution ci-dessous (ou tableau d’avancement) et déterminer le nombre de colliers que l’usine peut fabriquer à l’aide de ses stocks ainsi que l’état des stocks après fabrication.

équation-bilan




Etat initial

x = 0




en cours

x




Etat final

x = xmax




  1. L’usine a fabriqué 10 000 colliers R4B10N (N perle noire) et 15 000 colliers R2B6. Ces colliers ne conviennent plus au commanditaire. Il décide d’en modifier les formules et veut des colliers R5B11N2 et R5B15.

  1. Ecrire l’équation modélisant la transformation des colliers.

  2. Compléter le tableau d’évolution de la transformation ci-dessous puis faire un bilan final.

équation-bilan




Etat initial

x = 0




en cours

x




Etat final

x = xmax



II.Effervescence de la craie


  1. L’action de l’acide éthanoïque de formule C2H4O2 sur la craie produit du dioxyde de carbone CO2, des ions éthanoate C2H3O2-, des ions calcium Ca2+ et de l’eau H2O.

  1. Sachant que la craie est constituée de l’espèce chimique carbonate de calcium CaCO3, faire la liste des réactifs et des produits de la réaction, puis représenter cette transformation par une équation bilan.

  2. Dans l’état initial, il y a 1,4 g de craie et n0 moles d’acide éthanoïque. On considère que la craie est le réactif limitant.

  1. Compléter le tableau d’avancement de la réaction chimique ci-dessous. Déterminer l’avancement maximal de la réaction chimique. Déterminer l’état final.

    équation-bilan




    Etat initial

    x = 0




    en cours

    x




    Etat final

    x = xmax




  2. Quelle masse d’eau a été produite en fin de réaction ?

  3. Quel volume de gaz s’est dégagé lors de l’effervescence. Donnée : VM = 24 L.mol-1

III.Action des ions argent sur le cuivre


  1. Lorsqu’on introduit une lame de cuivre dans une solution de nitrate d’argent, on observe la formation d’ions cuivre II tandis qu’un dépôt d’argent apparaît sur le cuivre. On introduit 0,127 g de cuivre dans 20 mL de nitrate d’argent à 0,15 mol.L-1.

  1. L’avancement x est la quantité (en mmol) de cuivre ayant réagi. Compléter le tableau d’évolution.

équation-bilan




Etat initial

x = 0




en cours

x




Etat final

x = xmax







  1. Tracer les droites représentant l’évolution des quantités des réactifs et des produits en fonction de x.

  2. Utiliser le graphe pour trouver le réactif limitant.

  3. Déterminer quel sera l’état final du système. Quelles sont la masse du dépôt d’argent et la concentration finale des ions cuivre II ?

IV.Attaque d’un métal par un acide


  1. Le fer est attaqué par les acides. Lorsque l’on place un clou en fer de 1,5 g dans 50 mL d’une solution acide (ions H+ à 2,0 mol.L-1), on observe un dégagement gazeux de dihydrogène (H2) et la formation d’ions fer II (Fe2+).

  1. Compléter le tableau d’avancement ci-dessous. Indiquer l’avancement maximal.

    équation-bilan




    Etat initial

    x = 0




    en cours

    x




    Etat final

    x = xmax




  2. Le clou a-t-il été entièrement détruit ?

  3. Indiquer avec précision les quantités de matières présentent dans la solution lorsque la réaction est terminée.

  4. Quel est le volume de dihydrogène dégagé par cette réaction ? On prendra un volume molaire pour les gaz de 24 L.mol-1.

  5. Quelle est la concentration en ions fer II et en ions H+ lorsque la réaction est terminée ?

V.Explosion de la dynamite


  1. Alfred Nobel a été l’inventeur de la dynamite. L’espèce chimique explosive (solide) de formule C3H5O9N3 se transforme chimiquement en diazote N2, en dioxyde de carbone CO2, en dioxygène O2 et en eau. La réaction est initiée par un détonateur.

  1. Ecrire l’équation bilan de la réaction (Tous les produits formés sont à l’état gazeux).

  2. On fait réagir 500 g d’espèce chimique explosive. Calculer la quantité de dynamite utilisée.

  3. Calculer la quantité de matière en gaz produit par l’explosion.

  4. Ce pain de dynamite est utilisé pour détruire un rocher lors de la construction d’un barrage. Pour cela on creuse un trou dans ce rocher. On introduit la dynamite et l’on colmate le trou. A partir de la loi des gaz parfaits, calculer la pression P du gaz produit par la réaction dans une cavité de volume V = 500 cm3. On considèrera que la température y est alors de 3000 K. Commenter le résultat obtenu.

VI.Synthèse d’un arôme


  1. Dans l’industrie alimentaire, on cherche à synthétiser des arômes alimentaires. L’arôme alimentaire à odeur et à saveur de banane est l’éthanoate de 3-méthylbutyle de formule C7H14O2. Pour le synthétiser au laboratoire, on fait réagir 30 mL de 3-méthylbutan-1-ol de formule C5H12O avec 20 mL d’acide éthanoïque « glacial » de formule C2H4O2.

  1. Ecrire l’équation bilan de la transformation. Réactifs et produit sont à l’état liquide. Il y a formation d’eau.

  2. Calculer la masse de chacun des réactifs sachant que la masse volumique du 3-méthylbutan-1-ol est
    µ = 0,81 g/mL et que celle de l’acide éthanoïque est µ’ = 1,03 g/mL. En déduire les quantités de matière initiales.

  3. A l’aide d’un tableau d’avancement, identifier le réactif limitant de cette synthèse. Quelle quantité d’arôme de banane a-t-on pu produire ?

    équation-bilan




    Etat initial

    x = 0




    en cours

    x




    Etat final

    x = xmax




  4. En ne modifiant que le volume d’acide éthanoïque, comment pourrait-on minimiser les pertes. Une réponse quantitative est attendue.




19/04/2017 4328.doc /

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