Corrigé BFEM Physique chimie 2009

 

La combustion complète de l'acétylène produit une quantité de chaleur qui permet d'atteindre des températures élevées. Cette combustion est utilisée, dans le chalumeau oxyacétylénique, pour effectuer des soudures métalliques.

 

L'acétylène, encore appelé éthyne, a pour formule brute $C_{2}H_{2}.$

 

1) L'acétylène appartient à la famille des alcynes

 

La formule générale des alcynes est :

$$C_{n}H_{2n-2}$$

2) Écrivons l'équation-bilan de la combustion complète de l'acétylène dans le dioxygène.

$$C_{2}H_{2}\ +\ \dfrac{5}{2}O_{2}\ \longrightarrow\ 2CO_{2}\ +\ H_{2}O$$

3) On procède à la combustion complète de $44.8\;L$ du gaz acétylène, volume mesuré dans les conditions normales de température et de pression.

 

3.1) Calculons le volume de dioxygène gazeux nécessaire pour cette combustion.

 

Soit : $V_{(O_{2})}=n_{(O_{2})}\times V_{M}$

 

Or, d'après le bilan molaire, on a : $\dfrac{n_{(C_{2}H_{2})}}{1}=\dfrac{n_{(O_{2})}}{\dfrac{5}{2}}$

 

Ce qui entraine, $n_{(O_{2})}=\dfrac{5}{2}\times n_{(C_{2}H_{2})}$

 

Comme $n_{(C_{2}H_{2})}=\dfrac{V_{(C_{2}H_{2})}}{V_{M}}$ alors, en remplaçant, on obtient :

$$n_{(O_{2})}=\dfrac{5}{2}\times \dfrac{V_{(C_{2}H_{2})}}{V_{M}}$$

Par suite,

 

$\begin{array}{rcl} V_{(O_{2})}&=&n_{(O_{2})}\times V_{M}\\\\&=&\dfrac{5}{2}\times \dfrac{V_{(C_{2}H_{2})}}{V_{M}}\times V_{M}\\\\&=&\dfrac{5\times V_{(C_{2}H_{2})}\times V_{M}}{2\times V_{M}}\\\\&=&\dfrac{5\times V_{(C_{2}H_{2})}}{2}\end{array}$

 

Ainsi, $\boxed{V_{(O_{2})}=\dfrac{5\times V_{(C_{2}H_{2})}}{2}}$

 

A.N :$V(O_{2})=\dfrac{5\times 44.8}{2}=112$

 

D'où, $$\boxed{V(O_{2})=112\;L}$$

3.2) Calculons la quantité de chaleur dégagée lors de cette réaction

 

Comme la combustion complète d'un litre d'acétylène produit une quantité de chaleur de $58\;kJ$ alors, $112\;L$ va produire une quantité de chaleur $Q$ telle que

$$Q=58\;kJ\times 112=6\,496\;kJ$$

Donc, la quantité de chaleur dégagée lors de cette réaction est :

$$\boxed{Q=6\,496\;kJ}$$

On prépare une solution d'acide chlorhydrique de volume $V=400\;mL$ en dissolvant $0.24\;mol$ de gaz chlorhydrique dans l'eau pure.

 

1) Calculons la concentration molaire volumique de la solution d'acide.

 

Soit : $C=\dfrac{n}{V}$

 

A.N : $C=\dfrac{0.24}{0.4}=0.6$

 

Donc, $$\boxed{C=0.6\;mol.L^{-1}}$$

2) Calculons la masse du gaz chlorhydrique dissous.

 

On sait que : $n=\dfrac{m}{M}\ \Rightarrow\ m=n\times M$

 

A.N : $m=0.24\times 36.5=8.76$

 

D'où, $$\boxed{m=8.76\;g}$$

3)  Calculons la concentration massique $C_{m}$ de la solution d'acide.

 

Soit : $C_{m}=\dfrac{m}{V}$

 

A.N : $C_{m}=\dfrac{8.76}{0.4}=21.9$

 

Ainsi, $$\boxed{C_{m}=21.9\;g.L^{-1}}$$

4) On prélève $10\;mL$ de la solution d'acide chlorhydrique que l'on dose par une solution d'hydroxyde de sodium de concentration molaire $2\cdot 10^{-1}\;mol.L^{-1}$

 

Calculons le volume de base versé à l'équivalence.

 

A l'équivalence on a : $n_{a}=n_{b}$

 

Or, $n_{a}=C_{a}\times V_{a}\ $ et $n_{b}=C_{b}\times V_{b}$

 

Donc, $C_{a}\times V_{a}=C_{b}\times V_{b}$

 

Par suite, $V_{b}=\dfrac{C_{a}\times V_{a}}{C_{b}}$

 

A.N : $V_{b}=\dfrac{0.6\times 0.01}{2\cdot 10^{-1}}=0.03$

 

D'où, $$\boxed{V_{b}=0.03\;L}$$

Exercice 3

Exercice 4