corrigé - Olympiades de chimie

EPREUVE EXPERIMENTALE : COMPTE-RENDU CORRECTION
Nom :
Points de manipulation :
/25
Prénom :
Points de résultats :
/25
Points de compte-rendu :
/30
Lycée d'origine :
Total obtenu :
/80
Centre de préparation :
TOTAL SUR 40 :
F□
Sexe :
M□
Questions
Note obtenue
Première partie : synthèse de l’acide benzoïque
1- A l’aide de la définition du pourcentage de chlore actif, montrer que la
quantité de matière d’ions hypochlorite ClO- introduite est d’environ 0,071
mol.
D’après la définition du pourcentage de chlore actif :
100g  3,6 g de dichlore
D’où
140g  x = 5,04 g de dichlore,
soit nCl2 =
m 5, 04
=
= 0, 071mol
M 71, 0
D’après la stoechiométrie de l’équation donnée dans la définition
du pourcentage de chlore actif, nCl2 = nClO- d’où nClO- = 0, 071mol .
Barème
3
(1 pour mCl2
1 pour nCl2
1 pour conclu)
2- Calculer la quantité de matière d’acétophénone introduite.
nacétophénone =
m
2,5
=
= 0,021mol
M 120,14
1
3- Déterminer la masse théorique mth d’acide benzoïque attendue.
D’après l’équation bilan, puisque nactéophénone <
nClO3
= 0, 023mol ,
alors l’acétophénone est le réactif limitant.
Toujours
d’après
l’équation
bilan,
on
en
déduit :
nacétophénone = nionbenzoate = 0,021mol si la réaction est totale. La masse
maximale d’acide benzoïque pouvant se former est : macidebenzoïque = n.M =
0,021.122,12 = 2,56g.
Ou tableau d’avancement ou toute autre réponse coéhrente.
3
(1 pour réactif
limitant
1 pour n de
l’acide
benzoïque
1 pour calcul
de m)
Donner l’expression du rendement de la synthèse en fonction de m0 et mth.
Le calculer et remplir la feuille de résultats.
2
(1 pour
expression)
Expression du rendement de la synthèse : R=
m0
´100 ,
mth
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4- Préciser ce que contient la phase organique récupérée après décantation.
La phase organique contient le trichlorométhane avec des traces
d’acétophénone si la réaction n’est pas totale.
5- Qu’observe-t-on lors de l’addition de HCl ? Ecrire l’équation de la
réaction correspondante.
Lors de l’addition de HCl, on voit apparâitre un précipité blanc.
Formation de l’acide benzoïque par protonation de l’ion benzoate :
C6H5COO- + H3O+ = C6H5COOH + H2O
6- Commenter la plaque CCM.
Le dépôt correspondant au produit synthétisé fait apparaître deux
taches, l’un à la même hauteur que l’acide benzoïque commercial et l’autre
à la hauteur de l’acétophénone commerciale.
On en déduit que l’on a bien synthétisé le produit attendu (l’acide
benzoïque), mais que la réaction n’est pas totale.
(Ou tout autre explication cohérente avec la plaque CCM obtenue)
1
(2 x 0,5)
2
(1 ppour
observation et
1 pour
équation)
2
(commentaire)
Deuxième partie : Dosage de l’eau de Javel
7- Citer deux espèces chimiques qui, comme l’ion hypochlorite, ont des
propriétés désinfectantes.
L’eau oxygénée H2O2 , le diiode I2, l’éthanol ….
1
8- Les trois couples mis en jeu aux cours des différents dosages sont les
suivants : ClO-/Cl- ; I2/I- et S4O62-/S2O32-.
Ecrire les demi-équations électroniques correspondantes :
ClO-/Cl- :
ClO- + 2H+ + 2 e- = Cl- + H2O
I2/I- :
I2 + 2e- = 2 I-
S4O62-/S2O32- :
S4O62- + 2e- = 2 S2O32-
3
(1 par demiéquation)
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9- Quelle espèce chimique est mise en évidence par le thiodène (ou
l’empois d’amidon) ?
Le diiode est mis en évidence par le thiodène.
10- Ecrire l’équation de la réaction entre l’ion iodure (I-) et l’ion
hypochlorite (ClO-) :
2 I- + ClO- + 2 H+ = I2 + Cl- + H2O
1
2
(1 par
équation)
Ecrire l’équation de la réaction de dosage :
I2 + 2 S2O32- = S4O62- + 2 I-
11- Calculer la quantité de matière de KI n(I-) ajoutée :
nI - = C.V = 0,1´ 25.10-3 = 2, 5.10-3 mol
Quelle est la condition que doit remplir la quantité de matière n(I-) par
rapport à la quantité de matière n(ClO-) pour que le dosage soit réalisable ?
Expliquer.
nI 2
1
2
(1 pour la
condition + 1
pour
l’explication)
> nClO- . Cette condition est indispensable pour que les ions
hypochlorite soient tous consommés et qu’ainsi, la quantité de matière de
diiode (estimée au cours du dosage) corresponde à la quantité de matière
d’ions hypochlorite.
12- En utilisant les deux équations de la question 10, Donner la relation
entre la quantité de matière d’ion hypochlorite n(ClO-) et d’ion thiosulfate
n(S2O32-) à l’équivalence.
A l’équivalence, d’après les équations données à la question 11 :
nS O22 3
2
= nClO- = nI 2
2
(1 pour chaque
égalité)
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13- En déduire la concentration en ion hypochlorite C(S’) dans la solution
(S’) en mol.L-1.
D’après la relation établie à la question 13 :
soit C(S') =
CS O2- .V1
2 3
2.E
CS O2- .V1
2 3
2
= C(S').E
(avec E = le volume de la prise d’essai).
Quelle est alors la concentration en ion hypochlorite C(S) dans la solution
(S) en mol.L-1.
La solution (S) étant 10 fois plus concentrée que la solution (S’)
alors, C(S) = 10.C(S’)
AN : C(S) = 0, 53mol.L-1
1
(1 pour
l’expression)
1
(1 pour
l’expression)
Remplir la feuille de résultats.
Donner un nombre de chiffres cohérent pour la valeur de C(S), sachant que
la précision du dosage peut être estimée à 1 %.
Calcul de C(S) = 6.10-3 mol.L-1
Nombre de chiffres significatifs approprié
14- Grâce à la définition du pourcentage en chlore actif, vérifier que la
solution (S) contient bien environ 3,6% de chlore actif.
La solution (S) contient environ 0,53 mol d’ions ClO- pour 1L de
solution, qui correspond à 1050 g
0,53 mol  1050g
Donc pour 100g, on a 0,0505 mol d’ions ClO-, ce qui correspond
d’après la définition de pourcentage de chlore actif à une quantité de
matière de 0,0505 mol de Cl2, soit une masse de 3,58g.
La solution d’eau de Javel est bien à 3,6% de chlore actif.
2
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