CHIMIE

© Hachette Livre – H Prépa / Chimie, 1 re année, PCSI –La photocopie non autorisée est un délit
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Exercices
b. Déterminer l’ordre de cette disparition et la valeur de
la constante k d (avec son unité). SOS
c. Calculer la concentration y de l’alcool dans le sang au
temps t = 18 min en supposant que l’oxydation de l’alcool
ne se produit pas. SOS
d. Donner la relation existant entre la vitesse de disparition
de l’alcool dans l’estomac v d, sa vitesse d’apparition
dans le sang v a, et les volumes V l et V 2. SOS
2 • Oxydation de l’alcool dans le sang
On injecte directement une certaine quantité d’alcool dans
le sang et on en détermine la concentration en fonction du
temps. On supposera, comme pour l’absorption, que l’injection
est instantanée et que la concentration reste uniforme.
L’alcool subit une oxydation dans le sang selon le
processus :
CH3CH 2OH sang c k ox CH3COOH sang
schématisé par : B c k ox C
Les données expérimentales sont présentées dans le
tableau II.
Tableau II
y (mmol .L –1 ) 50,0 41,3 32,6 23,9 15,2 6,5 0,000
t(h) 0 2,00 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0
a. Définir la vitesse vox d’oxydation de l’alcool dans le sang.
b. Tracer la courbe y(t) et en déduire l’ordre de la réaction
d’oxydation. Déterminer la valeur de la constante de vitesse
k ox. Échelle : 1cm pour 1 h ; 1cm pour 5 mmol . L –1 .
3 • Problème de l’automobiliste
Depuis le 15 août 1995, un automobiliste ne peut conduire
que si la teneur en alcool de son sang est inférieure à
10,9 mmol . L –1 , soit 0,5 g . L –l . On est donc amené à étudier
le phénomène absorption-oxydation de l’alcool dans son
ensemble. Pour cela, on fera une hypothèse supplémentaire :
les lois de vitesse étudiées séparément restent vérifiées.
A c kd B c kox C
Soit v la vitesse globale d’apparition de l’alcool dans le
sang : v = dy/dt.
a. Exprimer v en fonction de la concentration de l’alcool
dans l’estomac (a – x) au temps t, des constantes k d et k ox
et en tenant compte de la dilution dans le sang. Intégrer
cette expression pour obtenir y=f(t).
b. Un conducteur absorbe 600 mL de liquide contenant
1,2 mole d’alcool. Déterminer l’instant où la concentration
de l’alcool est maximale dans le sang, calculer cette
concentration et tracer la courbe y=f(t) . SOS
c. En déduire la durée au bout de laquelle le conducteur
pourra reprendre la route. SOS
SOS : 1 • b. Tester les ordres simples. Relier l’avancement
au temps grâce à l’indication de l’ordre de la réaction.
c. d. Utiliser, comme intermédiaire de calcul, la quantité
de matière afin de tenir compte de la différence de volume
des deux compartiments.
2 • b. Noter la variation régulière de y(t).
3 • b. Utiliser la même unité de temps pour les deux phénomènes.
Utiliser la condition mathématique d’existence
d’un extremum.
c. Utiliser une résolution graphique ou utiliser le graphique
pour simplifier l’équation.
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Contrôles cinétique
et thermodynamique
Le o-bromochlorobenzène s’isomérise en p-bromochlorobenzène
et en m-bromochlorobenzène en présence de
Al 2Br 6 et d’eau à 30 °C.
La figure ci-dessous donne les pourcentages en dérivés
ortho, méta et para en fonction du temps.
80
60
40
% produit 100
20
Cl
Br
A1 2 Br 6
H 2 O
ortho o para p méta m
40 80
Pour interpréter l’allure des courbes
précédentes, on admet le schéma
cinétique ci-contre. Les constantes
de vitesse indiquées correspondent
à l’ordre 1.
Cl
Br
ortho-bromochlorobenzène
méta-bromochlorobenzène
para-bromochlorobenzène
120 160 200 4 jours
minutes
1 • Écrire les équations différentielles régissant les concentrations
des isomères o, p et m en fonction du temps. On
notera respectivement les concentrations des isomères o,
p et m à l’instant t=0 et à l’instant t de la manière suivante
: [o] 0 , [p] 0 et [m] 0 , [o] , [p] et [m].
et
k om
Cl
o
k mp
k op
Br
m p
k pm