CHIMIE

© Hachette Livre – H Prépa / Chimie, 1 re année, PCSI –La photocopie non autorisée est un délit
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Exercices
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Réaction totale ?
1 • On mélange un volume V 1 = 20,0 mL de solution de
phénol C 6H 5OH à C 1 = 0,0200 mol . L –1 et un volume
V 2 = 20,0 mL de solution d’hydroxyde de sodium, Na + + HO – ,
à C 2 = 0,0800 mol . L –1 .
Il se produit une réaction d’équation :
C 6H 5OH (aq) + HO – (aq) = C 6H 5O – (aq) + H 2O
de constante K 0 = 1,00 . 10 4 .
a. Déterminer l’avancement volumique à l’équilibre
b. Calculer le taux de transformation du réactif limitant ;
conclure.
2 • On mélange un volume V 1 = 20,0 mL de solution de
nitrate de cadmium, Cd 2+ + 2 NO 3 – , de concentration
C 1 = 0,0200 mol . L –1 et un volume V 2 = 20,0 mL de solution
d’hydrazine N 2H 4 de concentration C 2 = 0, 0800
mol . L –1 . Il se produit une réaction d’équation :
Cd 2+ (aq) + 4 N 2H 4 (aq) = [Cd(N 2H 4) 4] 2+ (aq)
de constante K 0 = b 4 = 1,00 . 10 4 .
a. Déterminer l’avancement volumique à l’équilibre
b. Calculer le taux de transformation du réactif limitant ;
conclure.
3 • Commenter l’énoncé suivant : « Une réaction dont la
constante thermodynamique est supérieure à 10 4 peut être
considérée comme totale. »
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Couples acide-base
1 • Justifier le caractère acide des espèces suivantes :
HCOOH ,NH + 4,C 6H 5OH ,
HCO – 3 ,H 2O 2,SO 3,Cu 2+
Écrire la formule des couples correspondants et le schéma
formel de transfert de protons.
2 • Justifier le caractère basique des espèces suivantes :
CH 3NH 2 , CH 3COO – ,
CH 3O – , C 2O 2–
4 , NH 2OH
Écrire la formule des couples correspondants et le schéma
formel de transfert de protons.
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Diagramme de prédominance
L’acide malonique ou acide propanedioïque de formule
HO 2C–CH 2–CO 2H est un diacide caractérisé par les
constantes d’acidité successives pK A1 = 2,85 et pK A2 = 5,80.
Il sera noté H 2A par la suite.
1 • Écrire les équations des réactions de H 2A et HA – avec
l’eau ; en déduire l’expression de K A1 et K A2, puis le diagramme
de prédominance des espèces. SOS
2 • Déterminer l’espèce majoritaire dans les trois solutions
suivantes S 1 , S 2 et S 3 caractérisées par :
a. pH(S 1) = 3,20 ;
b. [H 3O + ] S2 = 2,5 . 10–3 mol . L –1 ;
c. [HO – ] S3 = 5,2 . 10–10 mol . L –1 .
3 • Déterminer la composition, en pourcentage des concentrations,
de la solution S 2. SOS
SOS : 1 • K A1 est la constante d’acidité du couple H 2A / HA –
et K A2 celle du couple HA – / A 2– .
3 • Écrire que la somme des pourcentages des concentrations
de H 2A , HA – et A 2– fait 100 % et utiliser l’expression
de K A1 et de K A2.
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Diagramme de distribution
de l’acide citrique
L’acide citrique de formule C 6H 8O 7 est un triacide noté H 3A.
Le document ci-dessous donne son diagramme de distribution
en fonction du pH. Les courbes tracées représentent le
pourcentage de chacune des espèces contenant « A » lorsque
le pH varie.
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
% espèces
2 3
1 4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
1 • Identifier l’espèce correspondant à chacune des courbes.
2 • En déduire les constantes pK Ai et K Ai relatives aux trois
couples mis en jeu.
3 • 250,0 mL de solution ont été préparés en dissolvant
1,05 g d’acide citrique monohydraté C 6H 8O 7 , H 2O .
a. Calculer la concentration c de la solution.
b. Déterminer, à partir de c et du diagramme de distribution,
la composition du mélange à pH = 4,5.
pH