Corrigé BFEM Physique Chimie 2011

Exercice 1

Données : Volume molaire normal des gaz $V_{M}=22.4\;L\cdot mol^{-1}$

Masse molaire en $g\cdot mol^{-1}$ :

$$M(Zn)=65\;;\ M(O)=16\;;\ M(H)=1\;;\ M(C)=12$$

1) Recopions et complétons le tableau qui suit :

$$\begin{array}{|l|c|c|c|c|}\hline\text{Nom}&\text{Dihydrogène}&\text{Acétylène}&\text{Hydroxyde}&\text{Chlorure}\\&&&\text{de Sodium}&\text{de Sodium}\\ \hline&&&&\\ \text{Formule}&H_{2}&C_{2}H_{2}&NaOH&NaCl\\&&&&\\ \hline\end{array}$$

2) L'équation-bilan de la combustion complète de l'hydrocarbure de formule $C_{2}H_{2}$ est la suivante :

$$2C_{2}H_{2}\ +\ 5O_{2}\ \longrightarrow\ 4CO_{2}\ +\ 2H_{2}O$$

a) Définition : un hydrocarbure est un corps organique dont la molécule ne renferme que du carbone et de l'hydrogène.

b) Calculons, dans les CNTP, le volume de dioxygène nécessaire à la combustion d'une masse de $2.6\;kg$ de cet hydrocarbure.

D'après l'équation, on a :

$\dfrac{n_{_{(C_{2}H_{2})}}}{2}=\dfrac{n_{_{(O_{2})}}}{5}$

Or, $n=\dfrac{m}{M}=\dfrac{V}{V_{M}}$

Donc, $\dfrac{m(C_{2}H_{2})}{2M(C_{2}H_{2})}=\dfrac{V_{O_{2}}}{5V_{M}}$

Par suite, $V_{O_{2}}=\dfrac{m(C_{2}H_{2})\times 5V_{M}}{2M(C_{2}H_{2})}$

A.N : $V_{O_{2}}=\dfrac{2.6\cdot 10^{3}\times 5\times 22.4}{2\times 26}=5\,600$

D'où, $$\boxed{V_{O_{2}}=5\,600\;L}$$

Exercice 2

On obtient le zinc à partir de son minerai appelé blende, de formule $ZnS.$ Pour ce faire, on fait subir à ce minerai deux transformations chimiques successives représentées par les équations suivantes :

$$ZnS+O_{2}\ \longrightarrow\ ZnO+SO_{2}$$

$$ZnO+CO\ \longrightarrow\ Zn+CO_{2}$$

1) On constate que la première équation n'est pas équilibrée. On va alors l'équilibrer :

$$ZnS\ +\ \dfrac{3}{2}O_{2}\ \longrightarrow\ ZnO\ +\ SO_{2}$$

2) Calculons la masse d'oxyde de zinc $ZnO$ qu'on doit faire réagir pour obtenir $650\;g$ de zinc.

D'après la deuxième équation-bilan, on a :

$$\dfrac{n_{_{(ZnO)}}}{1}=\dfrac{n_{_{(Zn)}}}{1}\ \Rightarrow\ n_{_{(ZnO)}}=n_{_{(Zn)}}$$

Or, $n=\dfrac{m}{M}$ donc, $\dfrac{m(ZnO)}{M(ZnO)}=\dfrac{m(Zn)}{M(Zn)}$

Par suite, $m(ZnO)=\dfrac{m(Zn)\times M(ZnO)}{M(Zn)}$

A.N : $m(ZnO)=\dfrac{650\times81}{65}=810$

Ainsi, $$\boxed{m(ZnO)=810\;g}$$

3) Calculons, dans les CNTP, le volume de dioxyde de carbone formé au cours de la préparation de cette masse de zinc.

Toujours d'après la deuxième équation-bilan, on a :

\begin{array}{rcl} n_{_{(Zn)}}=n_{_{(CO_{2})}}&\Rightarrow& \dfrac{m(Zn)}{M(Zn)}=\dfrac{V_{CO_{2}}}{V_{M}}\\ \\&\Rightarrow&V_{CO_{2}}=\dfrac{m(Zn)\times V_{M}}{M(Zn)}\end{array}

A.N : $V_{CO_{2}}=\dfrac{650\times 22.4}{65}=224$

D'où, $$\boxed{V_{CO_{2}}=224\;L}$$