Première S2, Corrigé évaluation n°6, 16/03/2010 Durée : 1h 20 min

Première S2, Corrigé évaluation n°6, 16/03/2010
Durée : 1h 20 min
I - Couples acide/base et réaction acido-basique: Propriété de l’
eaudechaux
Données :
Couples acide/base : H3O (aq) / H2O(l) ;
H2O(l) / HO (aq) ; CO2, H2O / HCO3(aq) ; HCO3(aq) / CO32-(aq)
L’
hydrogénocar
bonat
edecal
ci
um Ca(
HCO3)2 est soluble ; le carbonate de calcium CaCO3 est insoluble .
1) L’
hydr
oxydedecal
ci
um es
tuns
ol
i
dei
oni
quecons
t
i
t
uéd’
i
onsCa2+ et HO- et sa solution aqueuse incolore est
appelée « eau de chaux ».
a) Écrire l
afor
mul
edel
’
hydr
oxydedecal
ci
um etl
’
équation de sa mise en solution dansl
’
eau.
l
’
él
ect
r
oneut
r
al
i
t
é dus
ol
i
dees
tas
s
ur
éeavec un ion Ca2+ pour deux ions HO- : Sa formule est donc Ca(HO)2
Ca(HO)2(s) 
Ca2+(aq) + 2HO-(aq) (
l
’
eaunefi
gur
epasdansl
’
équat
i
ondemi
s
eens
ol
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i
onoude dissolution)
b) L’
eaudechauxcont
i
entuneespèce (
aut
r
equel
’
eau)fai
s
antpar
t
i
ed’
uncoupl
eaci
de/bas
e: Quelle est cette
espèce, sa nature et le couple en question ?
l
’
eaudechauxcont
i
entl
eses
pècesH2O, Ca2+, HO- :Endehor
sdel
’
eau,l
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tl
’
i
onhydr
oxydeHO- quies
tl
abas
econj
uguéedel
’
aci
de
H20 dans le couple H2O(l) / HO (aq)
2) Lor
s
quel
edi
oxydedecar
bonebar
bot
edansl
’
eaudechaux,il réagit avec les ions HO- présents : Indiquer les
deux couples mis en jeu et écr
i
r
el
’
équat
i
ondela réaction acido-basique.
le dioxyde de carbone CO2 et les ions HO- entrent dans les couples H2O(l)/HO(aq) et
CO2,H2O/HCO3(aq) . Ils réagissent donc en produisant les espèces conjuguées correspondantes :
CO2,H2O(aq) + HO(aq)  HCO3(aq) + H2O(l)
3) Les ions HCO3 produits par la réaction précédente, réagissent avec les ions HO- en excès :

a)Indi
querl
esdeuxcoupl
esmi
senj
euetécr
i
r
el
’
équat
i
ondel
ar
éact
i
onaci
do-basique.
L’
i
onHCO3intervient dans un couple comme acide et dans un autre couple comme base : Il
réagit alors avec la base HO- ent
antqu’
aci
dedonc les couples mis en jeu sont H2O(l)/HO(aq) et
HCO3(aq) / CO32-(aq) etl
’
équat
i
ondel
ar
éact
i
ones
tHCO3(aq) + HO(aq)  CO32-(aq) + H2O(l)
b) Les ions HCO3 sont qualifiés d’
amphol
yt
e:Qu’
es
t
-ce que cela signifie ?

Les ions HCO3 sont acide dans un couple et base dans un autre couple
c) Jus
t
i
fi
erl
afor
mat
i
ond’
unpr
éci
pi
t
éetl
’
i
dent
i
fi
er
.
La réaction 3)a) produit des ions CO32- qui précipitent avec les ions Ca2+ pour former du
carbonate de calcium CaCO3 insoluble (calcaire)
II- Couples oxydant/réducteur etr
éact
i
ond’
oxydo-réduction
1) a) Définir un oxydant, un réducteur et un couple oxydant/réducteur
- Un oxydant est une espèce qui peut capter un ou plusieurs électrons
- Un réducteur est une espèce qui peut céder un ou plusieurs électrons :
- Uncoupl
eoxydant
/r
éduct
eur es
tl
’
ens
embl
ed’
unoxydant(Ox) etd’
unr
éduct
eur(Réd)
conjugués définis par la demi-équation-électronique : Ox + n e- = Réd
b)Qu’
es
t
-cequ’
uner
éact
i
ond’
oxydor
éduct
i
on? C’
es
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r
ans
fer
td’
él
ect
r
onsent
r
eunr
éduct
euret
un oxydant appartenant à deux couples différents :
2) Écrire les demi-équat
i
onsd’
oxydor
éduct
i
ondescoupl
ess
ui
v
ant
s:
équilibre de H puis de la charge : 2H+(aq) + 2e-  H2 ;
équilibre de la charge :
Al3+(aq) + 3e-  Al(s) ;
équilibres de S,O (équilibres simultanés) puis de la charge : S2O82-(aq) + 2e-
III- Dos
aged’
oxydo-réduction
 2SO42-(aq)
On a préparé une solution mère de permanganate de potassium de concentration C0 = 0,050 mol.L-1 et après plusieurs
mois de conservation dans un local ensoleillé, on vérifie le titre de la solution en effectuant un dosage d’
oxydor
éduct
i
onav
ecunes
ol
ut
i
onaqueus
ed’
aci
deoxal
i
queH2C2O4
Données : Couples oxydant / réducteur : MnO4-(aq)/ Mn2+(aq) et CO2(g) /H2C2O4(aq). (en milieu acide)
Demi-équation électronique :
2CO2(g) + 2H+ + 2e- = H2C2O4(aq).
1) Établir la demi-équation électronique du couple MnO4-(aq)/Mn2+(aq) et l
’
équat
i
ondel
ar
éact
i
ondedos
age.
-Équilibre de O :
MnO4-(aq),  Mn2+(aq) +4H2O
-Équilibre de H :
MnO4-(aq), + 8H+(aq)  Mn2+(aq) +4H2O
-Conservation de la charge électrique totale : MnO4-(aq), + 8H+(aq) + n.e-  Mn2+(aq) +4H2O
-1
+8
-n
+2
= 7 –n = 2 donc n = 7 –2 = 5
+
Finalement : MnO4 (aq), + 8H (aq) + 5e  Mn2+(aq) +4H2O
Équation de la réaction :
MnO4- et H2C2O4 sont les réactifs donc situés à gauche dans les équations
Lenombr
ed’
él
ect
r
onscédésparl
eréduct
eurH2C2O4(aq) doi
têt
r
eégalaunombred’
él
ect
r
onscapt
és
parl
’
oxydant MnO4- donc on multiplie chaque demi-équation par le coefficient approprié avant
d’
additionner membre à membre les demi-équations : Ainsi lesél
ect
r
onst
r
ans
fér
ésn’
appar
ai
s
sent
pasdansl
’
équat
i
ondel
aréact
i
on:
(x2) MnO4-(aq), + 8H+(aq) + 5e-  Mn2+(aq) +4H2O
(x5)
H2C2O4(aq)
 2CO2(g) + 2H+(aq) + 2e2MnO4-(aq), + 16H+(aq) +5 H2C2O4(aq)  2Mn2+(aq) + 10CO2(g) + 10H+(aq) + 8H2O
2MnO4-(aq), + 6H+(aq)
+5 H2C2O4(aq)  2Mn2+(aq) + 10CO2(g) + 8H2O
2) À partir de la solution mère de concentration C0, on prépare V = 100 mL de solution diluée de concentration
C0
: Quel volume V0 de solution mère doit-on prélever ? Indiquer la verrerie utilisée.
5
- La quantité de matière de KMnO4 (
doncd’
i
onsMnO4-) se conserve au cours de la dilution :
C0
V
C1 V
V
100
5
n(SOL MÈRE) = n(SOL DILUÉE) ; C0 x V0 = C1 x V ; V0 =
=
=
=
= 20 mL
C0
C0
5
5
C1 =
(Pour diluer 5 fois la solution mère on doit prélever un volume de solution mère 5 fois plus faible
que le volume de solution diluée)
- On prélève la solution mère avec une pipette jaugée de 20 mL puis on vide la pipette dans une
fiole jaugée de100 mLetenfi
noncompl
èt
el
afi
ol
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’
eaudi
s
t
i
l
l
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us
qu’
aut
r
ai
t
3) Un volume V1 = 10,0 mL de la solution diluée de permanganate de potassium est prélevé puis est dosé : On doit
verser un volume V2 = 13,4 mL de solution d'acide oxalique de concentration C2 = 0,012 mol.L-1 pour obtenir
l'équivalence.
a) Commentes
tdét
ect
éel
’
équi
v
al
ence? (
l
as
ol
ut
i
ond’
aci
deoxal
ique est incolore) À l
’
équi
v
al
encel
esi
ons
MnO4- sont totalement cons
ommésdoncl
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b) Compl
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et
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av
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ar
éact
i
onàl
’
équi
v
al
ence (au verso)
c) Établir la concentration C1 de la solution diluée de permanganate de potassium : C1 =
2C2V2
5V1
dansl
’
ét
atfi
nal: C1V1-2xeq = 0 donc xeq = C1V1/2
C2V2-5xeq = 0 donc xeq = C2V2/5 = C1V1/2 alors C1 = 2C2V2 / 5V1
d) Calculer la concentration C0 actuelle de la solution de permanganate de potassium non diluée et
calculer sa variation relative (en %) pendant les deux mois de conservation.
C0 = 5.C1=
C -C
2C2V2
2 0, 012 13, 4
=
= 0,032 mol.L-1 ; 0i 0f
10, 0
V1
C0i
=
0, 050-0,032
0, 050
= 0,36
= 36%
avancement
6H+
+ 2MnO4- + 5H2 C2O4  2 Mn2+ + 10CO2 +
État initial
X= 0
ni (MnO4)
= C1V1
ni (H2C2O4)
= C2V2
État
intermédiaire
0 < X < Xmax
n(MnO4)
= C1V1-2x
n(H2C2O4)
= C2V2-5x
nf (MnO4) =
C1V1-2xeq
=0
nf (H2C2O4)
= C2V2-5x
=0
État final
(équivalence)
Xmax= Xeq
8H2O