Physique

Solution des exercices : Électrolyse,bilan quantitatif

Classe: 
Première

Exercice 1


1. Schéma annoté du montage

2. Montrons que le bilan est celui d'une oxydoréduction non spontanée.

Le réducteur Cl-du couple $Cl_{2}/Cl^{-}$ de potentiel électrochimique plus élevé ne réagir avec l'oxydant $Sn^{2+}$ le plus faible.

Le bilan est donc est celui d'une oxydoréduction non spontanée.

3. Il y a l'électrolyse lorsque la tension du générateur est supérieure à :

$\begin{array}{rcl} E&=&E^{\circ}\left(Cl_{2}/Cl^{-}\right)-E^{\circ}\left(Sn^{2+}/Sn\right)\\&=&1.36\,V-(-0.14V)\\&=&1.50\,V\end{array}$

4. Réactions aux électrodes :

4.1. Équation de la réaction ayant lieu à l'anode.

$2Cl^{-}\longrightarrow Cl_{2}+2e$

4.2. Équation de la réaction ayant lieu à la cathode.

$Sn^{2+}+2e\longrightarrow Sn$

5. C'est le phénomène de surtension qui « déplace » les couples et conduit à « remplacer » la réduction de l'ion hydrogène $H$ (la réaction prévue) par la réduction de l'ion étain $(II)$

Exercice 2


1. Équations-bilans des réactions possibles aux électrodes

A l'anode il y a oxydation :

$2H_{2}O\longrightarrow O_{2}+4H^{+}+4e$

A la cathode il y a réduction :

$Ag^{+}+e\longrightarrow Ag$

$2H^{+}+2e\longrightarrow H_{2}$

$NO_{3}^{1}+4H+3e\longrightarrow NO+2H_{2}O$

Les réactions qui devraient se produire sont :

$2H_{2}O\longrightarrow O_{2}+4H^{+}+4e$

$NO_{3}^{+}+4H^{+}3e\longrightarrow NO+2H_{2}O$

2. Ce métal se dépose l'électrode appelée cathode

3. Équation-bilan de cette électrolyse.

$\begin{array}{rcl} 4\left(Ag^{+}+e\longrightarrow Ag\right)\\&\Rightarrow& 4Ag^{+}+2H_{2}O\longrightarrow 4Ag+O_{2}+4H^{+}\\ 2H_{2}O\longrightarrow O_{2}+4H^{+}+4e \end{array}$

4. A partir d'une tension $E=E^{\circ}\left(O_{2}/H_{2}O\right)-E^{o}\left(Ag^{+}/Ag\right)=1.23V-0.80V-0.43V$ aux bornes de l'électrolyseur, l'électrolyse se produit

5.1. La quantité de matière d'argent déposé sur une des électrodes

$\begin{array}{rcl} n&=&n_{e}\\&\text{ or }n_{e}F\\&=&It\\&\Rightarrow&n\\&=&\dfrac{It}{F}\\&=&\dfrac{0.80\times 21.0\times 60}{96500}\\&\Rightarrow&n\\&=&0.0104\,mol \end{array}$

5.2. Masse d'argent formée

$\begin{array}{rcl} m&=&nM\\&=&0.0104\times 108\\&\Rightarrow&m\\&=&1.12\,g \end{array}$

6. Détermination le volume de gaz formé (dioxygène) sur l'autre électrode.

$\begin{array}{rcl} V_{o_{2}}&=&n_{o_{2}}V_{m}\\&=&\text{ or }n_{o_{2}}\\&=&\dfrac{n_{Ag}}{4}\\&\Rightarrow&V_{o_{2}}\\&=&\dfrac{n_{Ag}}{4}V_{m}\\&=&\dfrac{0.0104}{4}\times 25\\&\Rightarrow&V_{o_{2}}\\&=&6.5\,mL \end{array}$

Exercice 3


1. Écriture de toutes les réactions pouvant se produire aux électrodes.

$2H_{2}O\longrightarrow O_{2}+4H^{+}+4e$

$2Br^{-}\longrightarrow Br_{2}+2e$

$Na^{+}+e\longrightarrow Na$

2. La réaction la plus facile à réaliser est :

$\begin{array}{rcl} 2H_{2}O\longrightarrow O_{2}+4H^{+}+4e\\ &\Rightarrow& 2H_{2}O+4Na^{+}\longrightarrow O_{2}+4Na+4H^{+}\\ 4\left(Na^{+}+e\longrightarrow Na\right) \end{array}$

3. Écriture de toutes les réactions pouvant se produire aux électrodes

$2H_{2}O\longrightarrow O_{2}+4H^{+}+4e$

$Na^{+}+e\longrightarrow Na$

$SO_{4}^{2-}+4H^{+}+2e\longrightarrow SO_{2}+2H_{2}O$

Pour une solution de sulfate de sodium $\left(Na^{+}, SO_{4}^{2-}\right)$

$\begin{array}{rcl} 2H_{2}O\longrightarrow O_{2}+4H^{+}+4e\\ &\Rightarrow& 2H_{2}O+4Na^{+}\longrightarrow O_{2}+4Na+4H^{+}\\ 4\left(Na^{+}+e\longrightarrow Na\right) \end{array}$

4. Si les électrodes sont en cuivre.

Les demi-équations électroniques :

$2H_{2}O\longrightarrow O_{2}+4H^{+}+4e$

$Na^{+}+e\longrightarrow Na$

$SO_{4}^{2-}+4H^{+}+2e\longrightarrow SO_{2}+2H_{2}O$

$Cu\longrightarrow Cu^{2+}+2e$

Équation – bilan de la réaction :

$\begin{array}{rcl} 2\left(Na^{+}+e\longrightarrow Na\right)\\&\Rightarrow&Cu+2Na^{+}\longrightarrow Cu^{2+}+2Na\\ Cu\longrightarrow Cu^{2+}+2e \end{array}$

Exercice 4


1. Schéma du dispositif.

2. Réaction qui s'opère à chaque électrode

$-\ $Oxydation à l'anode $(+)$

$Zn\longrightarrow Zn^{2+}+2e$

$-\ $Réduction à la cathode $(-)$

3. Équation bilan de la réaction d'électrolyse.

$Zn+Zn^{2+}\longrightarrow Zn^{2+}+Zn$

4. La concentration molaire de $\left[Zn^{2+}\right]$ ne varie pas

5. a. Calcul de la masse de zinc correspondante. 

$\begin{array}{rcl} m&=&\rho_{zn}V\\&=&\rho_{zn}LIh\\&=&7.14\times 7\times 2.5\times 0.2\\&\Rightarrow&m\\&=&25\,g \end{array}$

b. Calcul de la durée de l'électrolyse si on applique un courant électrique d'intensité $I=0.5\,A$

$\begin{array}{rcl} It&=&n_{e}F\\&\text{ or }n_{e}\\&=&2n\\&=&2\dfrac{m}{M}\\&\Rightarrow&It\\&=&2\dfrac{m}{M}F\\&\Rightarrow&t\\&=&\dfrac{2mF}{MI}\\&=&\dfrac{2\times 25\times 96500 }{65\times 0.5}\\&\Rightarrow&t\\&=&41h14mn \end{array}$

Exercice 5


1. Représentation du schéma du montage électrique de l'électrolyse et précision du sens du courant et du sens de circulation des électrons dans le circuit extérieur

2.a. Demi- équations des transformations aux niveau des électrodes Oxydation à la cathode :

$2Cl^{-}\longrightarrow Cl_{2}+2e$

Réduction à l'anode : 

$Cu^{2+}+2e\longrightarrow Cu$

Équation de la réaction bilan de l'électrolyse

$\begin{array}{rcl} Cu^{2+}+2e\longrightarrow Cu\\ 1\Rightarrow&Cu^{2+}+2CI^{-}\longrightarrow Cu+Cl_{2}\\
2Cl^{-}\longrightarrow Cl_{2}+2e \end{array}$

Précisons si cette réaction est spontanée ou imposée.

Cette réaction est une réaction imposée car elle est la réaction inverse de la réaction où l'oxydant du couple le plus fort réagit avec le réducteur le plus fort pour donner l'oxydant et le réducteur les plus faibles

b. L'électrode de droite représente $I'$ anode car c'est la borne positive du générateur .

3. L'électrolyse fonctionne pendant $\Delta t=10\,min$, tel que l'intensité du courant est constante de valeur $I=0.5\,A$

a. Détermination de la quantité d'électricité $Q$ échangée.

$\begin{array}{rcl} Q&=&It\\&=&0.5\times 10\times 60\\&\Rightarrow& Q\\&=&300C \end{array}$

b. Déduction de la quantité d'électricité $Q'$ équivalent à la charge transporté par $n$ moles d'électron qui a circule pendant cette durée (la quantité de matière d'électrons $n_{e})$

$\begin{array}{rcl} Q'&=&Q\\&=&300C \end{array}$

c. Détermination de la relation qui existe entre la quantité de matière du cuivre formé $n(Cu)$ et la quantité de matière ne d'électrons qui a circule pendant la même durée.

$n_{e}=2n_{cu}$

d. Déduction de la masse du cuivre déposée

$\begin{array}{rcl} n_{e}N_{A}e&=&Q'\\&\text{ or }n_{e}\\&=&2n_{cu}\\&=&2\dfrac{m_{Cu}}{M_{Cu}}\\&\Rightarrow&2\dfrac{m_{Cu}}{M_{Cu}}N_{A}e\\&=&Q'\\&\Rightarrow&m_{cu}\\&=&\dfrac{M_{Cu}Q'}{N_{A}e}\\&=&\dfrac{63.5\times 300}{6.02\cdot 10^{23}\times 1.6\cdot 10^{-19}}\\&\Rightarrow&m_{cu}\\&=&197\,mg
\end{array}$

Exercice 6 :


Nickelage d'un objet

Équation de la réaction entre les ions nickel $(II)$ et le cuivre

$\begin{array}{rcl} Ni^{2+}+2e\longrightarrow Ni\\&\Rightarrow&Ni^{2+}+Cu\longrightarrow Cu^{2+}+Ni\\
Cu\longrightarrow Cu^{2+}+2e \end{array}$

b. Cette réaction ne peut s'effectuer naturellement dans le sens direct (règle du « gamma » impossible)

c.1. Oxydations possibles à l'anode :

$2SO_{4}^{2-}\longrightarrow S_{2}O_{8}^{2-}+2e^{-}$

$H_{2O}\longrightarrow 1/2 O_{2}+2H^{+}+2e^{-}$

$Ni\longrightarrow Ni^{2+}+2e^{-}$

Réductions possibles à la cathode :

$2H^{+}+2e^{-}\longrightarrow H_{2}$

$Ni^{2+}+2e^{-}\longrightarrow Ni$

Remarque : l'objet en cuivre à la cathode ne peut pas réagir

c.2. L'électrolyse 

la plus facile entre l'oxydant le plus fort $Ni^{2+}$ et le réducteur le plus fort Ni est donc $Ni^{2+}+Ni\longrightarrow Ni+Ni^{2+}$

Elle a lieu à partir d'une tension théorique de $0.00\,V$ imposée par le générateur

c.3. Tout se passe comme si le Nickel de l'anode était transporté sur la cathode. 

L'anode va donc se dissoudre progressivement dans la solution et disparaître d'où son nom.

A la cathode où se trouve l'objet on observe la réduction suivante :

$Ni^{2+}+Ni\longrightarrow Ni+Ni^{2+}$ : l'objet va donc se recouvrir de Ni métal.

d. D'après l'équation-bilan, la concentration des ions en solution reste donc inchangée.

e.1.  La quantité d'électricité doit traverser l'électrolyseur

$Ni^{2+}+2e\longrightarrow Ni$

$n_{e}=2n_{Cu}=2\dfrac{m}{M}$

$\begin{array}{rcl} Q&=&n_{e}F\\&=&2\dfrac{m}{M}F\\&=&2\times \dfrac{6.23}{58.7}\times 96500\\&\Rightarrow&Q\\&=&20.5\cdot 10^{3}C \end{array}$

e.2. Lla durée de l'électrolyse pour  $I=2.0 A$

$\begin{array}{rcl} Q&=&It\\&\Rightarrow&t\\&=&\dfrac{Q}{I}\\&=&\dfrac{20.5\cdot 10^{3}}{2.0}\\&\Rightarrow&t\\&=&10250s\\&\Rightarrow&t\\&=&2h51min \end{array}$

f.f. Variation de masse de l'électrode en nickel

D'après l'équation-bilan, $n(Ni)$ disparue à l'anode $=n(Ni)$ déposée à la cathode d'où m(Ni) disparue à l'anode $=n(Ni)$ déposée à la cathode $=6.23\,g$

Exercice 7


1 -a-Il faut relier l'électrode en graphite à la cathode et l'électrode en cuivre à l'anode

b. La couleur de la solution de sulfate de cuivre est bleue

L'ion responsable de cette coloration l'ion cuivre $Cu^{2+}$

2-Schéma du montage puis indique sur celui-ci l'anode, la cathode

Un certain temps de fonctionnement, on observe :
$-\ $à l'anode, une diminution de masse de l'électrode de cuivre

$-\ $à la cathode, la formation de métal de cuivre sur l'électrode de graphite'

3-a. Il s'agit-il d'une augmentation car, il y a réduction des ions $Cu^{2+}$ en métal cuivre

b. Équation de la réaction qui a lieu

$Cu^{2+}+2e\longrightarrow Cu$

4-a- Variation de masse au bout d'une heure de fonctionnement

$\begin{array}{rcl} \Delta m&=&3\times \dfrac{60}{1}\\&\Rightarrow&\Delta m\\&=&180\,cg \end{array}$

b- On note une variation de masse de $1.2\,g$ à la cathode.

Temps correspondant au déroulement de l'expérience

$\begin{array}{rcl} \Delta m&=&3\times \dfrac{t}{1}\\&\Rightarrow&t\\dfrac{\Delta m}{3}\\&=&\dfrac{1.2\cdot 10^{2}}{3}\\&\Rightarrow&t\\&=&40\,min \end{array}$

Exercice 8


1.a. La formule brute de l'hydroxyde de potassium est :

b. Écriture du bilan de la réaction de dissolution de l'hydroxyde de potassium dans l'eau.

$KOH\longrightarrow\,K^{+}+OH^{-}$

2. Polarités du générateur et sens de déplacement des électrons.

3. La réaction se produisant à l'électrode reliée à la borne positive du générateur est une oxydation car cette borne, déficitaire d'électrons, attire les électrons issus de l'oxydation

$H_{2}O+H^{+}2e\longrightarrow H_{2}+OH^{-}$

4.a. Équation de la réaction électrochimique qui se produit à cette électrode

b. Bilan global de la réaction qui a eu lieu lors de la restauration de ces vestiges

$\begin{array}{rcl} H_{2}O+H^{+}+2e\longrightarrow H_{2}+OH^{-}\\ HO_{2}O+2CI^{-}+H^{+}\longrightarrow H_{2}+Cl_{2}+OH^{-}\\ 2C1^{-}\longrightarrow Cl_{2}+2e \end{array}$

 

Solution des exercices : Les composés oxygènes

Classe: 
Première

Exercice 1


Exercice 2


1. Complétons le tableau suivant :

$\begin{array}{|c|c|c|} \hline \text{Fonction }&\text{Groupe caractéristique}&\text{ Nom du groupe caractéristiqu }\\ \hline \text{Cétone }&-C-CO-C-&\text{Cabonyle }\\ \hline \text{Acide }&-COOH&\text{Carboxyde }\\ \hline \text{Alcool }&-C-OH&\text{Alcool }\\ \hline \text{Aldéhyde }&-CHO&\text{Carbonyle }\\ \hline \text{Ester }&-C-CO-O-C-&\text{Ester }\\ \hline \end{array}$

2 - Nommons les composés suivants et précisons la classe si c'est un alcool,

$CH_{3}-CHOH-CH_{2}-CH_{3}$ : Butan -$2$-ol Classe $II$

$CH_{3}-CH_{2}-CHOH-CH_{2}-CH_{3}$ : pentan $-3-ol$

Classe $II$

$CH_{3}-CH_{2}-CH\left(CH_{3}\right)-COOH$ : Acide $2$-méthylbutanoique 

$CH_{3}-CH_{2}-CHO$ : Propanal

$CH_{3}-CO- CH_{2}-CH_{2}$ Butan-$2$-one ou butanone

$CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-CO-O-CH_{2}-CH_{3}$

Pentanoate d'éthyle

Exercice 3


1. Le groupe hydroxyle caractérise un alcool

Un aldéhyde et une cétone sont caractérisés par le groupe carbonyle

2. Formule semi-développée des corps suivants et leur groupe fonctionnel auquel ils appartiennent

a. $CH_{3}OH$ : alcool

b. $CH_{3}COCH_{2}-CH_{3}$ : cétone

c. $CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-COOH$ acide

d. $CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-COO-CH_{3}$ : ester

e. $CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-CHO$ : aldéhyde

f. $CH_{3}CHOH-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3}$ : alcool

g. $CH_{3}-COH\left(CH_{3}\right)-CH_{3}$ : alcool

h. $CH_{3}-CH\left(CH_{3}\right)-COOH$ : acide carboxylique

i. $CH_{3}-CH_{2}-CO-CH_{2}-CH_{3}$ : cétone

j. $CH_{3}-CH_{2}-CH_{3}-COO-CH_{2}H_{5}$

3. Famille à laquelle appartiennent les composés organiques et leur nom :

$CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}CHOH-CH_{3}$ : alcool ; octan $-2-$ ol

$CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}COOH$ : acide carboxylique ; acide pentanoique

$CH_{3}-CH_{2}-CO-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3}$ : 

: cétone; hexan $-2-$ one

$CH_{3}-COH\left(CH_{3}\right)-CH_{3}$ :

alcool; $2$-méthylpropan $-2-$ ol

$CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-CH\left(C_{2}H_{5}\right)-CO-CH_{3}$ : céton ; $3-$éthylhéxan $-2-$ one 

$CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-CH\left(C_{2}H_{5}\right)-CH_{2}OH$ :alcool ; $2-$ éthylpentan

Exercice 4:


Étiquetage imprécis 

1. Montrons que la formule brute $C_{3}H_{8}O$ conduit à deux formules semi-développées.

Le test avec la $2.4-DNPH$ est positif, le composé $A$ est un alcool de formules semi-développées.

$CH_{3}-CH-CH_{2}OH$

$CH_{3}-CHOH-CH_{3}$

2. Nom de deux isomères, groupe caractéristique et classe.

$CH_{3}-CH-CH_{2}OH$

$CH_{3}-CHOH-CH_{3}$

Propan-$1$ -ol ; classa $I$

Proban $-2$ ol, classe $II$

Le groupe caractéristique est le groupe hydroxyle

3. Le groupe caractéristique est mis en évidence dans les produits de l'oxydation de A est la cétone

Un test positif avec la $2.4-DNPH$ met en évidence les composés carbonylés c'est-à-dire les aldéhydes et les cétones.

Le composé est une cétone lorsque le test est négatif avec la liqueur de Felhing.

4. Formule semi-développée du composé $A$

Le composé $A$ est un alcool secondaire dont l'oxydation donne une cétone

5. Le composé obtenu le propène

Équation bilan de la réaction.

$CH_{3}-CHOH-CH_{3}\longrightarrow CH_{2}=CH-CH_{3}+H_{2}O$

Exercice 5 Identification de composés oxygénés

1. Ces données ne sont pas suffisantes pour identifier les cinq composés en particulier $C$ ou $D$

Elles permettent d'identifier seulement $A$ comme alcool primaire, $B$ comme alcool secondaire et $E$ une cétone

2. Le composé $C$ réagit avec la liqueur de Fehling.

$C$ est donc un aldéhyde de formule semi-développée : $CH_{3}-CH_{2}CHO$ propanal

$D$ est un acide carboxylique : $CH_{3}-CH_{2}-COOH$ : acide propanoique

B : $CH_{3}-CHOH-CH_{3}$ : propan -$2$- ol

E : $CH_{3}-CO-CH_{3}$ : propanone

A : $CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}OH$ : propan-l-ol

Exercice 5

Pourcentage massique et formule d'alcools

1. Exprimons la formule brute de l'alcool en fonction de $n$

La formule brute de l'alcool $A$ en fonction de $n$ : $C_{n}H_{2n+2}O$

2. Expression de la masse molaire de $A$ en fonction de $n$

$\begin{array}{rcl} M_{C_{n}}H_{2n+2}O&=&12n+2n+2+16\\&=&14n+18 \end{array}$

3.1. Détermination de la valeur de $n$ et la formule brute de $A$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{M_{C_{n}H_{2n+2}O}}{100}&=&\dfrac{16}{P(O)}\\&\Rightarrow&\dfrac{14n+18}{100}\\&=&\dfrac{16}{26.7}\\&\Rightarrow&26.7\times (14n+18)\\&=&16\times 100\\&\Rightarrow&373.8n+480.6\\&=&1600\\&\Rightarrow&373.8n\\&=&1600-480.6\\&\Rightarrow&n\\&=&\dfrac{1119.4}{373.8}\\○&\Rightarrow&n\\&=&3\\&\Rightarrow&C_{3}H_{8}O \end{array}$

Formules semi-développées possibles pour $A.$

$CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}OH$ et $CH_{3}-CHOH-CH_{3}$

3.2..Identification de A sachant que c'est un alcool primaire.

A est le propan $-1-$ ol de formule semi-développée : $CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}OH$

Exercice 7 


1. Détermination de la formule brute composé organique

$\begin{array}{rcl} \%O&=&100-\left(\%C+\%H\right)\\&=&100-(60+13.3)\\&\Rightarrow&\%O\\&=&26.7 \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{12x}{\%C}&=&\dfrac{y}{\%H}\\&=&\dfrac{14z}{\%O}\\&=&\dfrac{M}{100} \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{12x}{\%C}&=&\dfrac{M}{100}\\&\Rightarrow&x\\&=&\dfrac{\%C\times M}{12\times 100}\\&=&\dfrac{60\times 60}{12\times 100}\\&\Rightarrow&x\\&=&3 \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{y}{\%O}&=&\dfrac{M}{100}\\&\Rightarrow&z\\&=&\dfrac{M\times\%O}{100\times 16}\\&=&\dfrac{60\times 13.3}{100}\\&\Rightarrow&y\\ &=&8 \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{16z}{\%O}&=&\dfrac{M}{100}\\&\Rightarrow&z\\&=&\dfrac{M\times \%O}{100\times 16}\\&=&\dfrac{60\times 26.7}{100\times 16}\\&\Rightarrow&z\\&=&1 \end{array}$

La formule brute est donc : $C_{3}H_{8}O$

2.1. Équation de la réaction

$C_{3}H_{4}O+4O_{2}\longrightarrow 3CO_{2}+2H_{2}O$

2.2. Calcul de la masse de carbone et d'hydrogène dans cet échantillon.

$\begin{array}{rcl} \dfrac{m_{c}}{3M_{c}}&=&\dfrac{m_{C_{3}H_{4}O}}{m_{C_{3}H_{4}o}}\\1\Rightarrow&m_{c}\\&=&\dfrac{m_{C_{3}H_{4}O}\times 3M_{c}}{M_{C_{3}H_{4}O}}\\&=&\dfrac{1.2\times 4\times 12}{60} \\&\Rightarrow&m_{c}\\&=&0.72\,g \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{m_{H}}{4M_{H}}1+1\dfrac{m_{c_{3}H_{4}O}}{M_{C_{3}H_{4}O}}\\&\Rightarrow&m_{H}\\&=&\dfrac{m_{C_{3}H_{4}O}\times 4M_{H}}{M_{C_{3}H_{4}O}}\\&=&\dfrac{1.2\times 4\times 1}{60}\\&\Rightarrow&m_{H}\\&=&0.08\,g \end{array}$

2.3. Déduisons la masse d'eau et le volume de dioxyde de carbone obtenus lorsque la réaction est terminée

D'après le bilan molaire :

$\begin{array}{rcl} \dfrac{m_{H_{2}o}}{2M_{H_{2}o}}&=&\dfrac{m_{C_{3}H_{4}O}}{M_{C_{3}H_{4}O}}\\&\Rightarrow&m_{H_{2}o}\\&=&\dfrac{m_{C_{3}H_{4}O}}{M_{C_{3}H_{4}O}}\\&\Rightarrow&m_{H_{2}o}\\&=&\dfrac{m_{C_{3}H_{4}O}\times 2M_{H2O}}{M_{C_{3}H_{4}O}}\\&=&\dfrac{1.2\times 18}{60}\\&\Rightarrow&m_{H_{2}o}\\&=&0.72\,g \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{m_{H}}{4M_{H}}&=&\dfrac{m_{C_{3}H_{4}O}}{M_{C_{3}H_{4}O}}\\&\Rightarrow&m_{H}\\&=&\dfrac{m_{C_{3}H_{4}O}\times 4M_{H}}{M_{C_{3}H_{4}O}}\\&=&\dfrac{1.2\times 4\times 1}{60}\\&\Rightarrow&m_{H}\\&=&0.08\,g \end{array}$

2.3. Déduisons la masse d'eau et le volume de dioxyde de carbone obtenus lorsque la réaction est terminée.

D'après le bilan molaire :

$\begin{array}{rcl} \dfrac{V_{co_{2}}}{3V_{m}}&=&\dfrac{m_{C_{3}H_{4}O}}{M_{C_{3}H_{4}O}}\\&\Rightarrow&V_{CO_{2}}\\&=&\dfrac{m_{C_{3}H_{4}O}\times 3V}{M_{C_{3}H_{4}O}}\\&=&\dfrac{1.2\times 3\times 24}{60}\\&\Rightarrow& V_{co_{2}}\\&=&1.44\,L \end{array}$

3. Formules semi développées possibles du composé.

$CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}OH_{2}OH$ ; 

$CH_{3}-CHOH-CH_{3}$ ; 

$CH_{3}-CH_{2}-O-CH_{3}$

Exercice 8


1. Montons que leur formule brute est $C_{4}H_{10}O$

$\begin{array}{rcl} M_{C_{n}H_{2n+2}O}&=&12n+2n+2+16\\&=&14n+18\\&=&74\\&\Rightarrow&14n\\&=&74-18\\&\Rightarrow&n\\&=&\dfrac{56}{14}\\&=&4\\&\Rightarrow&C_{4}H_{10}O \end{array}$

2.1. Précisons en le justifiant la classe de chacun des alcools $\left(A_{1}\text{ et }A_{2}\right)$

$A_{1}$ ne donne rien lors son oxydation ménagée par une solution de bichromate de potassium acidifiée, $A_{1}$ est
un alcool tertiaire de classe $III$

$A_{2}$ donne un composé $B_{2}$ qui donne un test positif avec la $D.N.P.H$ et un test négatif avec le réactif de Schiff.

$A_{2}$ est un alcool secondaire de classe $II$

2.2. Formule semi développée et le nom de $B_{2}$

$B_{2}$ est une cétone de formule semi développée : : Butanone

2.3. Formule semi développées et le nom de $A_{1}$ et $A_{2}$

$CH_{3}-CHOH-CH_{2}-CH_{3}$

$A_{1}$ : Méthylpropan-$2$-ol

$A_{2}$ : Butan-$2$-ol

3.1. Équation de la réaction en utilisant les formules semis développées.

$\begin{array}{rcl} CH_{3}-CHOH\left(CH_{3}\right)-CH_{3}\\&\Rightarrow&CH_{3}\\&=&CH\left(CH_{3}\right)-CH_{3}+H_{2}O \end{array}$

3.2. Précisons le nom de $C_{1}$ et dire, comment on peut l'identifier ?

$CH_{3}=CH\left(CH_{3}\right)-CH_{3}$ : Méthylpropène

On peut identifier le composé organique $C_{1}$ qui est un alcène qui décolore l'eau de brome

Exercice 9


1.a. Équation de combustion. 

$\begin{array}{rcl} C_{n}H_{2n+2}O+\dfrac{3n}{2}O_{2}\\&\Rightarrow&nCO_{2}+(n+1)H_{2}O \end{array}$

Formule brute de l'alcool. 

D'après le bilan molaire :

$\begin{array}{rcl} n_{C_{n}H_{2n+2}O}&=&\dfrac{n_{CO_{2}}}{n}\\&=& \dfrac{V_{CO_{2}}}{V_{M}n}\\&\Rightarrow&n\\&=&\dfrac{V_{CO_{2}}}{V_{M^{n}C_{n}H_{2n+2}O}}\\&=&\dfrac{6.72}{22.4\times 0.1}\\&\Rightarrow&n\\&=&3\\&\Rightarrow&C_{3}H_{8}O \end{array}$

b. Formule semi-développée et nom des isomères possibles

$CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}OH$ : propan -$ol$ ; 

$CH_{3}-CHOH-CH_{3}$ : propan -$2$-$ol$

2.a. Une solution de $DNPH$ permet de mettre en évidence les composés carbonylés (aldéhydes et cétones) ; 

tandis que la solution de liqueur de Fehling permet de tester les aldéhydes

b. En utilisant ces réactifs, on peut identifier sans ambiguïté l'alcool $A$

3.a. L'alcool $A$ a été obtenu par hydratation du propène

b. Cette hydratation conduit à plusieurs des isomères trouvés à la question $1^{\circ}$

Équations chimiques de cette hydratation. 

$\begin{array}{rcl} CH_{3}-CH&=&CH_{2}H_{2}O\\&\Rightarrow&CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}OH \end{array}$

$\begin{array}{rcl} CH_{3}-CH&=&CH_{2}+H_{2}O\\&\Rightarrow&CH_{3}-CHOH-CH_{3} \end{array}$

Exercice 10


1. On prépare un alcool $A$ par addition d'eau sur un alcène $B$ de formule brute $C_{n}H_{2n}$

Équation de la réaction.

$C_{n}H_{2n}+H_{2}O\longrightarrow C_{n}H_{2n+2}O$

2. La combustion complète de $m(g)$ de $A$ donne une masse $m_{1}(g)$ de dioxyde de carbone et une $m_{2}(g)$ d'eau telles que

$\dfrac{m_{1}}{m_{2}}=\dfrac{11}{6}$

2.1. Équation de la réaction de combustion de $A$

$\begin{array}{rcl} C_{n}H_{2n+2}O+\dfrac{3n}{2}O_{2}\\&\Rightarrow&nCO_{2}+(n+1)H_{2}O \end{array}$

2.2. Déduction de la valeur de $n$ et formules brutes de $A$ et $B$

D'après le bilan molaire :

$\begin{array}{rcl} \dfrac{n_{1}}{n}&=&\dfrac{n_{2}}{n+1}\\&\Rightarrow&\dfrac{m_{1}}{M_{1}n}\\&=&\dfrac{m_{2}}{M_{2}(n+1)}\\&\Rightarrow&\dfrac{m_{1}}{m_{2}}\\&=&\dfrac{M_{1}n}{M_{2}(n+1)}\\&=&\dfrac{11}{6}\\&=&\dfrac{44n}{18(n+1)}\\&\Rightarrow&44n\times 6\\&=&11\times 18(n+1)\\&\Rightarrow&264n\\&=&198n+198\\&\Rightarrow&\\&\Rightarrow&\dfrac{m_{1}}{M_{1}n}\\&=&\dfrac{m_{2}}{M_{2}(n+1)}\\&\Rightarrow&\\&=&\dfrac{11}{6}\\&=&\dfrac{44n}{18(n+1)}\\&\Rightarrow&44n\times 6\\&=&11\times 18(n+1)\\&\Rightarrow&264n\\&=&198n+198\\&\Rightarrow&264n-198n\\&=&198\\&\Rightarrow&66n\\&=&198\\&\Rightarrow&n\\&=&\dfrac{198}{66}\\&=&3\\&\text{ d'où }A\ :\ C_{3}H_{8}O\ ; B\ :\ C_{3}H_{6}\end{array}$

2.3. Formules semi-développées de $A$ et $B$

$A\ :\ \left\lbrace\begin{array}{rcl} CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}OH\quad B\ :\ CH_{3}-CH=CH_{2}\\ CH_{3}-CHOH-CH_{3} \end{array}\right.$

3. Nom des produits $A$ et $A'$

A : $CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}OH$ : propan $-1-ol$ $A'\ :\ CH_{3}-CH-CHO$ : propanal

Exercice 11


1. Détermination de la formule brute de l'alcool. 

$\begin{array}{rcl} M_{C_{n}H_{2n+2}O}&=&12n+2+16\\&=&14n+18\\&=&74\\&\Rightarrow&14n\\&=&74-18\\&\Rightarrow&n\\&=&\dfrac{56}{14}\\&=&4\\&\Rightarrow&C_{4}H_{10}O \end{array}$

2- Formule semi-développée, le nom et la classe des alcools isomères correspondant à cette formule brute.

$CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}OH$ : Butan $-1-ol$ ; $CH_{3}-CH_{2}-CHOH-CH_{3}$ : Butan $-2-ol$ ; 

$CH_{3}-C\left(CH_{3}\right)OH-CH_{3}$ :  Méthylpropan $-2-ol$ ; $CH_{3}-CH_{2}OH$ : Méthylpropan $-1-ol$

3.3.a. On peut identifier l'isomère $A$ qui l'alcool tertiaire .

Les alcools ne peuvent pas subir d'oxydation.

3-b. Un test positif à la $2.4-D.N.P.H$ met en évidence les aldéhydes et les cétones

Il n'est pas suffisant pour identifier $D$ et $F$

3.c. Un test positif au réactif de Schiff met en évidence les aldéhydes

3.d. Déduction de la fonction chimique des composés $D$, $E$ et $F$

$D$ est une cétone ; $E$ est un acide carboxylique ; $F$ est un aldéhyde.

Identification des alcools $B$ et $C$ sachant que l'alcool $C$ possède une chaine ramifiée
;

Exercice 12


1. Montrons que l'on peut prévoir théoriquement la formation de deux alcools $\left(A_{1}\right)$ et $\left(A_{2}\right)$

$CH_{3}-CH=CH_{2}+H_{2}O\longrightarrow_{\lim\limits H_{2}}\left\lbrace\begin{array}{rcl} CH_{3}-CH-CH_{2}OH :\text{propan}-1-ol\ ;\ \text{Classe }I\\ CH_{3}-CHOH-CH_{3} \text{propan}-2-ol ; \text{Classe }II \end{array}\right.$

2.1. Fonction chimique, nom et formule sémi-développée du produit $\left(B_{2}\right)$

$\left(B_{2}\right)$ rosit le réactif de Schiff. 

$\left(B_{2}\right)$ est donc un aldéhyde

2.2. Identification de l'alcool $\left(A_{2}\right)$ $\left(A_{2}\right)$ est un alcool primaire ; son oxydation a conduit à la formation de l'aldéhyde $\left(B_{2}\right)$

2.3. Identification de l'alcool $\left(A_{1}\right)$

$\left(A_{1}\right)$ est un alcool secondaire

Fonction chimique, nom et formule sémi-développée du produit $\left(B_{1}\right)$

$\left(B_{1}\right)$ est une cétone le propanone de formule semi-développée

3.1. Il s'agit du propan $-1-ol$ dont l'oxydation ménagée avec un excès d'oxydant conduit à l'acide carboxylique

3.2. Nom et formule sémi-développée de l'acide $(C)$ obtenu

Exercice 13


1- Formule bute de ce composé

Équation de la réaction

$C_{x}H_{y}O_{z}+\left(x+\dfrac{y}{4}-\dfrac{y}{4}-\dfrac{z}{2}\right)O_{2}\longrightarrow xCO_{2}+\dfrac{y}{2}H_{2}O$

D'après le bilan molaire :

$\begin{array}{rcl} n&=&\dfrac{n_{CO_{2}}}{x}\\&=&\dfrac{n_{H_{2}O}}{\dfrac{y}{2}}\\&\Rightarrow&\dfrac{m}{M}\\&=&\dfrac{m_{co_{2}}}{xM_{co_{2}}}\_\\&=&\dfrac{2m_{H_{2}O}}{yM_{H_{2}O}}\\&\Rightarrow&\left\lbrace\begin{array}{rcl} x&=&\dfrac{m_{CO_{2}}\times M}{M_{CO_{2}}\times m}&=&\dfrac{3.52\times 74}{44\times 1.48}&=&4 \\y&=&\dfrac{2m_{H_{2}O}\times M}{M_{H_{2}O}\times m}&=&\dfrac{2\times 1.8\times 74}{18\times 1.48}&=&10 \end{array}\right. \end{array}$

$\begin{array}{rlc} M_{C_{x}H_{y}O_{z}}&=&12x+y+16z\\&=&74\\&\Rightarrow&12\times 4+10+16z\\&=&74\\&\Rightarrow&16z\\&=&16\\&\Rightarrow&z\\&=&1\\&\Rightarrow&C_{4}H_{10}O \end{array}$

2- Ce composé peut être obtenu par addition d'eau sur un hydrocarbure $A$

2.1 Cet hydrocarbure $A$ appartient à la famille des alcènes

Formule brute de $A$ :

2.2- Isomères de A et identification des isomères présentant une isomère $Z-E$

$CH_{3}-CH_{2}-CH=CH_{2}$

$CH_{3}-CH=CH-CH_{3}$

2.3- Règle de Markovnikov

Lors de l'addition d'eau sur un alcène dissymétrique, l'hydrogène se fixe sur le carbone le plus hydrogéné

Identification des composés $A$ qui respectent cette règle

$CH_{3}-CH_{2}-CH=CH_{2}$ ; 

$CH_{3}-C\left(CH_{3}\right)=CH_{2}$

Application de cette règle dans l'addition du chlorure d'hydrogène sur un isomère de $A$

$CH_{3}-CH_{2}-CH=CH_{2}H_{2}O\longrightarrow\left\lbrace\begin{array}{rcl} CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}OH\\ CH_{3}-CH_{2}-CHOH-CH_{3} \end{array}\right.$

3.1- Le composé $B$ appartient à la famille des alcynes

3.2- Équation – bilan de la réaction d'hydrogénation de $B$ donnant $A$

$\begin{array}{rcl} CH_{3}-CH_{2}-C&\equiv&CH+H_{2}\longrightarrow_{\lim\limits Pd}CH_{3}-CH_{2}-CH=CH_{2} \end{array}$

Le catalyseur utilisé est le palladium désactivé

3.3- L'hydrocarbure obtenu est l'alcane si l'hydrogénation de B a lieu en présence de nickel comme catalyseur.

Équation – bilan de cette réaction.

$\begin{array}{rcl} CH_{3}-CH_{2}-C&\equiv&CH+2H_{2}\longrightarrow_{\lim\limits Ni}CH_{3}-CH_{2}-CH=CH_{2}
\end{array}$

 

Solution des exercices : Notion de couples oxydant/réducteur

Classe: 
Première

Exercice 1


1. Définitions des termes : oxydant, réducteur et réaction d'oxydoréduction

Un oxydant est une espèce chimique susceptible de capter au moins un électron

Un réducteur est une espèce chimique susceptible de céder au moins un électron.

Une réaction d'oxydoréduction met en jeu un transfert d'électrons entre deux couples oxydant /réducteur. 

Le réducteur d'un couple oxydant /réducteur cède des électrons à l'oxydant d'un autre couple oxydant / réducteur

2. Demi-équation électronique relative aux couples redox : $Pb^{2+}/Pb-Au^{3+}/Au$

3. Dans la réaction spontanée d'oxydoréduction entre la solution de nitrate d'argent et le cuivre :

a. L'argent est l'oxydant

b. Le cuivre est le réducteur

c. Le cuivre est l'espèce chimique qui s'oxyde

d. L'argent est l'espèce chimique qui est réduite.

e. Les couples redox intervenant dans la réaction sont ; $Cu^{2+}/Cu$ et $Ag^{+}/Ag$

Exercice 2


1. Les deux écritures qui symbolisent les transformations subies par les ions cadmium $Cd^{2+}$ et l'argent $Ag$

$Pb\longrightarrow Pb^{2+}+2e$

$Au^{3+}+3e\longrightarrow Au$

3. Dans la réaction spontanée d'oxydoréduction entre la solution de nitrate d'argent et le cuivre :

a. L'argent est l'oxydant

b. Le cuivre est le réducteur

c. Le cuivre est l'espèce chimique qui s'oxyde

d. L'argent est l'espèce chimique qui est réduite.

e. Les couples redox intervenant dans la réaction sont ; $Cu^{2+}/Cu$ et $Ag^{+}/Ag$

Exercice 3


1. Les deux écritures qui symbolisent les transformations subies par les ions cadmium $Cd^{2+}$ et l'argent $Ag$

$Cd^{2+}+2e\longrightarrow Cd$

$Ag\longrightarrow Ag^{+}+e$

2. Déduction de l'équation bilan de la réaction d'oxydoréduction.

$\begin{array}{rcl} Cd^{2+}+2e\longrightarrow Cd\\&\Rightarrow& Cd+2Ag^{+}\\ 2\left(Ag\longrightarrow Ag^{+}+e\right) \end{array}$

3. L'ion cadmium $Cd^{2+}$ est l'entité qui joue le rôle d'oxydant et l'argent joue le rôle de réducteur.

4. L'argent est l'entité qui subit l'oxydation et l'ion cadnuim subit la réduction

Exercice 4


On donne l'équation suivante:

$Au^{3+}+Al\longrightarrow Al^{3+}+Au$

1. Le nom de l'élément dont le symbole est Au  est l'or

2. Les deux couples rédox mis en jeu dans cette réaction d'oxydoréduction sont :

$Au^{3+}\left|Au\text{ et }Al^{3+}\right|Al$

3. Les demi-équations d'oxydoréduction correspondant à ces couple

$Au^{3+}+3e\longrightarrow Au$

$Al\longrightarrow Al^{3+}+3e$

Exercice 5


1. Le nom de ce dépôt rouge est le cuivre

2. La coloration bleue a disparu parce que les ions $Cu^{2+}$, caractérisés par la coloration bleue, ont été consommés

3. L'ion $Fe^{2+}$ est identifié

4. Écriture de la réaction pour l'élément fer.

5. Écriture de la réaction chimique traduisant l'oxydo-réduction

$Fe+Cu^{2+}\longrightarrow Fe^{2+}+Cu$

6. Au cours de cette réaction,

$-\ $l'élément fer qui est oxydé

$-\ $l'élément cuivre qui est réduit

Exercice 6


1 a. La couleur du dépôt formé est rouge

b. Son nom est le cuivre

c. Demi-équation électronique de la réaction correspondante.

2.a. La couleur du précipité formé est verte

b. Son nom est l'ion fer $II$

c. Sa formule est $Fe^{2+}$

d. Il met en évidence ions fer $II\left(Fe^{2+}\right)$

e. Demi-équation électronique de la réaction correspondante.

$Fe\longrightarrow Fe^{2+}+2e$

3- Équation-bilan de la réaction d'oxydoréduction.

Exercice 7


1. Le nom de la réaction chimique est la réaction d'oxydoréduction

2. Les deux demi-équations

$Fe^{2+}+2e\longrightarrow Fe$ : réduction

$Zn\longrightarrow Zn^{2+}+2e$ : oxydation

Équation bilan.

$Fe^{2+}+Zn\longrightarrow Fe+Zn^{2+}$

La pièce en zinc est transformée en ions $Zn^{2+}$

Il faut faire régulièrement procéder à un dépôt des pièces de zinc sur coques de navires

Exercice 8


1. La couleur de la solution initiale était bleue

2. Le dépôt métallique rouge correspond au cuivre métal

3. On peut vérifier chimiquement qu'il s'est formé des ions $Fe^{2+}$  au cours de la réaction par l'action de l'hydroxyde de sodium qui forme un précipité vert avec les ions $Fe^{2+}$

4- Demi-équations électroniques intervenant

$Fe\longrightarrow Fe^{2+}+2e$

$Cu^{2+}\longrightarrow Cu+2e$

Équation-bilan de la réaction.

$Fe+Cu^{2+}\longrightarrow Fe^{2+}+Cu$

5. $Cu^{2+}$ est l'oxydant dans cette réaction $Fe$ est réducteur

Le fer est l'espèce qui subit une réduction

L'ion est celle qui subit une oxydation

Exercice 8


1. Équation bilan de la réaction

$\begin{array}{rcl} Hg^{2+}+2e\longrightarrow Hg\\&\Rightarrow& Hg^{2+}+Fe\longrightarrow Hg+Fe^{2+}\\ Fe\longrightarrow Fe^{2+}+2e \end{array}$

a. L'ion mercuriques $\left(Hg^{2+}\right)$ est l'oxydant et le fer $Fe$ est le réducteur

b – Les couples redox mis en jeux sont : $Hg^{2+}/Hg$ et $Fe^{2+}/Fe$

c. Calcul de la masse d'ion $Hg^{2+}$ contenus $10\,g$ d'eau.

$\begin{array}{rcl} m_{Hg^{2+}}&=&6\cdot 10^{-4}\% M_{\text{eau}}\\&=&\dfrac{6\cdot 10^{-4}\times 10}{100}\\&\Rightarrow& m_{Hg^{2+}}\\&=&6\cdot 10^{-5}\,g \end{array}$

d. Calcul de la masse de fer nécessaire pour traiter une tonne de cette eau résiduelle.

D'après le bilan molaire:

$\begin{array}{rcl} n_{Fe}&=&n_{Hg^{2+}}\\&\Rightarrow&\dfrac{m_{Fe}}{M_{Fe}}\\&=&\dfrac{m_{Hg^{2+}}}{M_{Hg^{2+}}}\\&\Rightarrow& m_{Fe}\\&=&\dfrac{m_{Hg^{2+}}\times M_{Fe}}{M_{Hg^{2+}}}\\&=&\dfrac{6\cdot 10^{-5}\times 10^{6}\times 56}{200\times 10}\\&\Rightarrow&m_{Fe}\\&=&1.68\,g \end{array}$

 

Solution des exercices : Oxydoréduction par voie séche

Classe: 
Première

Exercice 1

1. 1. En utilisant les nombres d'oxydation montrons qu'il s'agit d'une réaction d'oxydoréduction

Calcul du nombres d'oxydation du soufre dans $HSO_{3}$, puis dans $SO_{4}^{2}$

Dans l'ion de $HSO_{3}$

$\begin{array}{rcl} n.o(S)+3n.o.(O)+n.o(H)=-1&\Rightarrow&n.o(S)+3\times (-II)+I\\&=&-I\\&\Rightarrow&n.a(S)\\&=&IV \end{array}$

Dans l'ion de $SO_{4}^{2-}$

$\begin{array}{rcl}n.o(S)+4n.o.(O)&=&-II\\&\Rightarrow&n.o(S)+4\times (-II)\\&=&-II\\&\Rightarrow&n.o(S)=VI
\end{array}$

Transformation de $HSO_{3}$ en $SO_{4}^{2}$

Dans $HSO_{3}^{-}$, $n.o.(S)=+IV$ et dans $SO_{4}^{2-}$, $n.o(S)=+VI$

Le $n.o$ de l'élément soufre a augmenté, le soufre a été oxydé, il s'agit d'une oxydation

Calcul du nombre d'oxydation du soufre dans $OI_{3}^{-}$, puis dans $I^{-}$ 

Dans l'ion de $IO_{3}^{-}$, $n.o(I)=-1$

Le $n.o$ de l'élément iode a diminué, l'iode a été réduit, il s'agit d'une réduction

Les ions $IO_{3}^{-}$ et $HSO_{3}^{-}$

sont respectivement réduit et oxydés, il s'agit d'une réaction d'oxydoréduction

2. Précisons les couples redox intervenant au cours de la réaction

Les couples intervenant sont : $IO_{3}^{-}/I^{-}$ et $SO_{4}^{2}/HSO_{3}^{-}$

3. Équations formelles associées aux couples redox trouvés et équation bilan de la réaction

$IO\ ;\ +6H^{+}+6e\longrightarrow I^{-}+3H_{2}O$

$IO\ .\ +3HSO_{3}^{-}\longrightarrow I^{-}+3SO_{4}^{2-}+3H^{+}$
Exercice 2

$A 2Fe+O_{2}\longrightarrow 2FeO$

1. La nature de cette réaction chimique est la corrosion électrochimique

2. On peut utiliser, un moyen permettant d'éviter que cette réaction continue jusqu'à la destruction totale du
fer, la galvanoplastie, ou placage d'objets par électrolyse, qui consiste à recouvrir des objets d'une mince
couche d'un métal généralement précieux ou d'un alliage : dorure, argenture, nickelage, chromage, cadmiage, cuivrage

3. Dans un haut fourneau, à température élevée, le monoxyde de carbone $CO$ réagit sur l'oxyde de fer $FeO$

pour donner le fer $Fe$ et le dioxyde carbone $CO_{2}$

Équation-bilan correspondant à cette réaction chimique

$CO+FeO\longrightarrow Fe+CO_{2}$

Le monoxyde de carbone $FeO$ est l'oxydant et $CO$ est le réducteur

B 1. Le fer est le constituant principal de l'acier

2. Ces pièces doivent-elles être en zinc, plus réducteur que le fer. 

Le zinc s'oxyde à la place du fer

C 1 Équation bilan de cette réaction.

$2FeS+\dfrac{7}{2}O_{2}\longrightarrow Fe_{2}O_{3}+2SO_{2}$

2. Il s'agit-il d'une réaction d'oxydo-réduction

Dans la molécule $FeS$ : $n.o(Fe)=+II$ et dans la molécule $Fe_{2}O_{3}:n.o(Fe)=III$

$\Delta n.o.(Fe)=III=II=I$ ; le nombre d'oxydation de l'élément fer a augmenté. 

IL s'agit bien  d'une réaction d'oxydoréduction

3. $Fe^{2+}$ est l'oxydant et $S^{2-}$ est le réducteur
Exercice 3

A. réaction entre le métal $Fe$ et les ions hydrogène $H^{+}$ d'une solution d'acide chlorhydrique :

$Fe+2H^{+}\longrightarrow Fe^{2+}+H_{2}$

1. Détermination de la variation du n.o. du fer

$\Delta n.o.(Fe)=II-O=II$

2. Détermination de la variation du $n.o$ de l'hydrogène

$\Delta' n.o(H)=0-I=-I$

3. Trouvons les coefficients $a$ et $b$ tels que $a\Delta n.o+b\Delta' n.o=0$ et vérifions qu'ils correspondent à l' équation bilan.

$a\Delta n.o+b\Delta'n.o=0\Rightarrow a(+II)+b(-1)=0\Rightarrow\left\lbrace\begin{array}{rcl} a&=&1\\ b&=&2 \end{array}\right.$

B.Trouvons et équilibrons l'équation-bilan de la réaction 

$\begin{array}{rcl} 2\left(NO\ ;\ +4H^{+}+3e\longrightarrow NO+2H_{2}O\right)&\Rightarrow& 2NO_{3}^{-}+3Cu+8H^{+}\\&\rightarrow&3Cu^{2+}+2NO+4H_{2}O\\3\left(Cu\rightarrow Cu^{2+}+2e\right) \end{array}$

Les espèces qui sont réduites sont les ions $NO_{3}^{-}$ et les atomes de cuivre $Cu$ sont oxydés.
Exercice 4

1. En utilisant les potentiels standard d'oxydoréduction, indiquons si l'alliage est attaqué.

Les potentiels standards des couples $Cu^{2+}/Cu\;,Zn^{2+}/Zn$ et $Zn$ et $H^{+}/H_{2}$ sont respectivement $0.34\,V-0.76\;,V$ et $0.0V$

Or $\begin{array}{rcl} E_{Zn^{2+}/Zn}&=&-0.76\,V\\&\succ&E_{H^{+}/H}\\&=&0.0V \end{array}$, le métal Zinc de alliage est attaqué, donc l'alliage est attaqué

2- Équation-bilan de la réaction d'oxydo-réduction correspondante.

$\begin{array}{rcl} 2\left(H^{+}+e\longrightarrow\dfrac{1}{2}H_{2}\right)\\&\Rightarrow&2H^{+}+Zn\longrightarrow H_{2}+Zn^{2+}\\ Zn\longrightarrow Zn^{2+}+2e \end{array}$

3- Volume maximale de dihydrogène mesuré dans les conditions normales de température et de pression
recueilli

$\begin{array}{rcl} V_{H_{2}}&=&n_{H_{2}}V_{m}\\&\text{Or }&n_{H_{2}}\\&=&n_{Z_{n}}\\&=&\dfrac{m_{Z_{n}}}{M_{Z_{n}}}\\&=&\dfrac{30\%m}{M_{Z_{n}}}\\&\Rightarrow&V_{H_{2}}\\&=&\dfrac{30\%m}{M_{Z_{n}}}V_{m}\\&=&\dfrac{30\times 10}{100\times 65.4}\times 22.4 \\&\Rightarrow& V_{H_{2}}\\&=&1.0\,L \end{array}$
Exercice 5

1. Calcul du nombre d'oxydation du soufre dans $SO_{2}$, puis dans $SO_{3}$:

$-\ $Dans la molécule de $SO_{2}$ :

$\begin{array}{rcl} n.o.(S)+2n.o.(O)&=&0\\&\text{donc }&n.o(S)\\&=&-2\,n.o(O)\\&=&-2(-II)\\&=&IV \end{array}$

$-\ $Dans la molécule de $SO_{3}$ :

$\begin{array}{rcl} n.o(S)+3n.o(O)&=&0\\&\text{donc}& n.o(S)\\&=&-3n.o(O)\\&=&-3(-II)\\&=&+VI \end{array}$

2. Calcul du nombre d'oxydation du soufre dans $SO_{4}^{2-}$, puis dans $SO_{3}^{2-}$, puis dans $SO_{3}^{2-}$

$-\ $Dans l'ion sulfate $SO_{4}^{2-}$

$\begin{array}{rcl} n.o(S)+3n.o(O)&=&-II\ ;\ \\&\text{donc }n.o(S)\\&=&-4n.o.(O)-II\\&=&-4(-II)-II\\&=&+VI \end{array}$

3. Transformations :

Transformation de $SO_{2}$ en $SO_{3}$ :

Dans $SO_{2}$, $n.o(S)=+IV$ et dans $SO_{3}$, $n.o(S)=+VI$

Le $n.o$ de l'élément soufre a augmenté, le soufre a été oxydé, il s'agit d'une oxydation

Transformation de $SO_{2}$ en $SO_{4}^{2-}$

Dans $SO_{2}$, $n.o.(S)=+IV$ et dans $SO_{4}^{2-}$, $n.o(S)=+VI$

Le $n.o.$ de l'élément soufre a augmenté, le soufre a été oxydé, il s'agit d'une oxydation

$\blacktriangleright $Transformation de $SO_{3}$ en $SO_{4}^{-2}$

Dans $SO_{3}$, $n.o(S)=+VI$ et dans $SO_{4}^{2-}$, $n.o(S)=+VI$

Le $n.o$ de l'élément soufre n'a pas varié, il s'agit ni d'une réduction, ni d'une oxydation.

4. Équation - bilan :

$MnO_{4}^{-}+SO_{2}\longrightarrow Mn^{2+}+SO_{4}^{2-}$

Calcul du $n.o$ du soufre dans $SO_{2}$ et dans $SO_{4}^{2-}$ et ceux du manganèse dans $MnO_{4}^{-}$ et dans $Mn^{2+}$ :

$MnO_{4}^{-}+\quad SO_{2}(\rightarrow)\quad Mn^{2+}+SO_{4}^{2-}$

$n.o(S)\quad\quad\quad +IV\quad\quad\quad +VI$

$n.o(Mn)+VII\quad\quad +II$

Comparons la variation des $n.o$ 

$\Delta n.o(S)=(+VI)-(+IV)=+II>0$, le soufre est oxydé

$\Delta n.o(Mn)=(+II)-(+VII)=-V<0$, le manganèse est réduit

Les coefficients stœchiométriques sont $2$ et $5$, de sorte que l'augmentation du $n.o$ de l'élément soufre

compense la diminution du $n.o$ de l'élément manganèse :

$2\Delta n.o(Mn)+5\Delta n.o(S)=2(-V)+5(+II)=0$

$2MnO_{4}^{-}+5SO_{2}\longrightarrow 2Mn^{2+}+5SO_{4}^{2-}$

Équilibrons le nombre de charges (on doit faire apparaître $4^{+}$), puis le nombre d'atomes d'oxygène et d'hydrogène (on doit faire apparaître $2H_{2}O$) :

$2MnO_{4}^{-}+5SO_{2}+2H_{2}O\longrightarrow 2Mn^{2+}+5SO_{4}^{2-}+4H^{+}$
Exercice 6

1. Les réactifs et le produit de la combustion de l'aluminium dans l'air sont respectivement : l'aluminium

$Al$, le dioxygène $O_{2}$ et l'alumine $AI_{2}O_{3}$

2. Il s'agit d'une oxydation

$\Delta n.o(Al)=+III-0=+III$

Le n.o. de l'élément aluminium a augmenté, l'aluminium a été oxydé, il s'agit d'une oxydation

3. Équation-bilan de cette combustion

$2Al +\dfrac{3}{2}O_{2}\longrightarrow AI_{2}O_{3}$

4. Masse de dioxygène nécessaire à la combustion de $2.7\,g$ d'aluminium

$\begin{array}{rcl} m_{0_{2}}&=&n_{o_{2}}M_{o_{2}}\\&\text{or }&n_{o_{2}}\\&=&\dfrac{3}{2}n_{Al}\\&=&\dfrac{3m_{Al}}{2_{M_{Al}}}\Rightarrow m_{o_{2}}\\&=&\dfrac{3_{m_{Al}}}{2M_{Al}}M_{o_{2}}\\&=&\dfrac{3}{2}\times \dfrac{2.7}{27}\times 32\\&\Rightarrow& m_{o_{2}}\\&=&4.8\,g \end{array}$

5. Volume d'aire nécessaire à cette combustion,

$\begin{array}{rcl} V_{\text{Air }}&=&5V_{o_{2}}\\&=&5\times \dfrac{4.8}{11.4}\times 11\Rightarrow V_{\text{Air}}\\&=&17\,L \end{array}$
Exercice 7

1. Détermination du $n.o$ de l'iode dans $IO_{3}^{-}$, $I^{-}$ et $I_{2}$

$n.o.(I)$ dans $IO_{3}^{-}$ : $x-3(II)=-I\Rightarrow x=V\Rightarrow n.o(I)=(V)$

$n.o(I)$ dans $I^{-}$ : $n.o.(-I)$ ; $n.o.(I)$ dans $I_{2}$ : $n.o(I)=(0)$

2.a. Précisons les couples redox mis en jeu.
Les couples redox mis en jeu sont :

$IO_{3}^{-}\left|I_{2}\text{ et }I_{2}\right|I^{-}$

b. Équation formelle associée à chaque couple redox.

$IO_{3}^{-}|I_{2}\ :\ IO_{3}^{-}+6H^{+}+5e\longrightarrow I_{2}+3H_{2}O$

$I_{2}I_{2}\ :\ 2I^{-}\longrightarrow I_{2}+2e$

c. Équation bilan de la réaction redox.

$\begin{array}{rcl} 2\left(IO_{3}^{-}+6H^{+}+5e\longrightarrow I_{2}+3H_{2}O\right)\\&\Rightarrow&2IO_{3}^{-}+10I^{-}+12H^{+}\longrightarrow 6I_{2}+6H_{2}O\\ 5\left(21^{-}\longrightarrow I_{2}+2e\right) \end{array}$

d. Montrons qu'il s'agit d'une réaction de dismutation

Lors de la transformation de $IO_{3}^{-}$
en $I_{2}$ ,le nombre d'oxydation de l'élément iode a diminué . 

Il y a réduction de l'élément iode au cours de la réaction.

Lors de la transformation de $I^{-}$ en $I_{2}$ ,le nombre d'oxydation de l'élément iode a augmenté . I

l y a oxydation de l'élément iode au cours de la réaction

Au cours de cette réaction d'oxydoréduction, l'élément subit à la fois une oxydation et une réduction .

On dit qu'il y a réaction de dis mutation.
Exercice 8

1. Détermination du nombre d'oxydation de l'élément oxygène dans $H_{2}O_{2}$

$\begin{array}{rcl} 2x+2(1)&=&0\\&\Rightarrow& x\\&=&(-I)\\&\Rightarrow& n.o(O)\\&=&-I \end{array}$

2.a. Équation chimique de la réaction de décomposition de $H_{2}O_{2}$

$H_{2}O_{2}\longrightarrow H_{2}O+\dfrac{1}{2}O_{2}$

b. Montrons qu'il s'agit d'une réaction d'oxydoréduction.

$\begin{array}{rcl} H_{2}O_{2}+2H^{+}+2e&\longrightarrow &H_{2}O+H_{2}O\\&\Rightarrow&H_{2}O_{2}+H_{2}O_{2}\longrightarrow 2H_{2}O+O_{2}+H_{2}O_{2}\Rightarrow 2H_{2}O_{2}\longrightarrow 2H_{2}O+O_{2}\\&\text{ ou }&H_{2}O_{2}\longrightarrow H_{2}O+\dfrac{1}{2}O_{2} \end{array}$

c. Précisons les couples redox mis en jeu au cours de cette réaction.

Les couples redox mis en jeu au cours de cette réaction sont : $H_{2}O_{2}/H_{21}O/H_{2}O_{2}$

d. Équations formelles correspondant aux deux couples redox 

$H_{2}O_{2}+2H^{+}22e\longrightarrow H_{2}O+H_{2}O(1)$

$H_{2}O_{2}\longrightarrow O_{2}+2H^{+}+2e(2)$

Montrons que $H_{2}O_{2}$ peut jouer à la fois le rôle d'oxydant et le rôle de réducteur.

$-\ $rôle d'oxydant, il capte des électrons

joue le rôle d'oxydant, il capte des électrons

$-\ $Dans la demi-équation $(1)$, $H_{2}O_{2}$ joue le rôle d'oxydant, il capte des électrons

$-\ $Dans la demi-équation $(1)$, $H_{2}O_{2}$ joue le rôle de réducteur car, il cède des électrons

3.a Détermination de la quantité de dioxygène $0_{2}$ libéré par la décomposition d'un litre d'eau oxygéne $H_{2}O_{2}$

$H_{2}O_{2}\longrightarrow H_{2}O+\dfrac{1}{2}O_{2}$

$\begin{array}{rcl}  n_{o_{2}}&=&\dfrac{V_{o_{2}}}{V_{m}}\\&=&\dfrac{10}{22.4}\\&\Rightarrow& n_{o_{2}}\\&=&0.45\,mol \end{array}$

b. Déduction de la quantité de peroxyde de dihydrogène $H_{2}O_{32}$ présente dans l'eau oxygénée vendue en
pharmacie.

D'après le bilan molaire :

$\begin{array}{rcl} n_{H_{2}O_{2}}&=&\dfrac{n_{o_{2}}}{\dfrac{1}{2}}\\&\Rightarrow& n_{H_{2}O_{2}}\\&=&2n_{o_{2}}\\&=&2\times 0.45\\&\Rightarrow& n_{H_{2}o_{2}}\\&=&0.90\,mol \end{array}$ 

c. Calcul de sa concentration molaire

$\begin{array}{rcl} C_{H_{2}O_{2}}&=&\dfrac{n_{H_{2}o_{2}}}{V}\\&=&\dfrac{0.90}{1}\\&\Rightarrow&C_{H_{2}o_{2}}\\&=&0.90\,mol\cdot L^{-1}
\end{array}$

4. Vérifions que le pourcentage massique de la solution d'eau oxygénée est égal à $3\%$

$\begin{array}{rcl} \%H_{2}O_{2}&=&\dfrac{m_{H_{2}o_{2}}}{m}\times 100\\&=&\dfrac{n_{H_{2}o_{2}}M_{H_{2}o_{2}}}{\rho\times V}\times 100\\&\Rightarrow&\%H_{2}O_{2}\\&=&3.2\% \end{array}$
Exercice 9

1.a. Équation bilan de la réaction qui se produit

$TiO_{2}+2Cl_{2}+2C\longrightarrow TiCl_{4}+2CO$

b. Montrons qu'il s'agit d'une réaction redox

$TiO_{2}+2Cl_{2}+C\longrightarrow TiCl_{4}+2CO$

$\Delta n.o(CI)=-I-0=-I$

Le nombre d'oxydation de l'élément de chlore $CI$ a diminué. 

Il  y a donc réduction

$\Delta n.o(C)=+V-O=+V$

Le nombre d'oxydation de l'élément de carbone C a augmenté

Il y a donc oxyde

Dans cette réaction, il y a, à la fois, oxydation et réduction. 

Il s'agit d'une réaction redox

2. a Équation bilan de la réaction

$TiCI+2Mg\longrightarrow Ti+2MgCl_{2}$

b. Vérifions que le magnésium agit en tant que réducteur

$\Delta n.o (Mg)=+II-O=+II.$

Le nombre d'oxydation de l'élément de magnésiume $M_{g}$ a a augmenté. 

Le magna agit en tant que réducteur

$\begin{array}{rcl} m_{TiCI_{4}}&=&\dfrac{m_{Ti}M_{TiCI_{4}}}{M_{Tii}}\\&=&\dfrac{10^{6}\times 189.87}{47.87}\\&\Rightarrow& m_{TiCI_{4}}\\&=&3.97\cdot 10^{6}\,g \end{array}$

$\begin{array}{rcl} m_{Mg}&=&\dfrac{2m_{Ti}M_{Mg}}{M_{TH}}\\&=&\dfrac{2\times 10^{6}\times 24}{47.87}\\&\Rightarrow& m_{TiCI_{4}}\\&=&1\cdot 10^{6}\,g \end{array}$

$\begin{array}{rcl} m_{Cl_{2}}&=&\dfrac{2m_{TiCI}\times M_{Cl_{2}}}{M_{TiCl_{4}}}\\&=&\times \dfrac{2\times 3.97\cdot 10^{6}\times 71}{189.87}\\&\Rightarrow& m_{CI_{2}}\\&=&2.97\cdot 10^{6}\,g \end{array}$

$\begin{array}{rcl} m_{C}&=&\dfrac{2m_{TiCl_{4}}\times M_{c}}{M_{TiCl_{4}}}&=&\dfrac{2\times 3.97\cdot 10^{6}\times 12}{189.87}\\&\Rightarrow&m_{C1_{2}}\\&=&0.50\cdot 10^{6}\,g \end{array}$

$\begin{array}{rcl} m_{TiO_{2}}&=&\dfrac{m_{TiCl_{4}}\times M_{TiO_{2}}}{M_{TiCI_{4}}}\\&=&\dfrac{3.97\cdot 10^{6}\times 71}{189.87}\\&\Rightarrow& m_{ci_{2}}\\&=&1.67\cdot 10^{6}\,g \end{array}$


Solution des exercices : Généralisation de L'oxydoréduction en solution aqueuse - 1er s

Classe: 
Première

Exercice 1

1. Équation de cette réaction d'oxydoréduction sachant que les couples mis en jeu sont:

$5\left(H_{2}O_{2}\longrightarrow O_{2}+2H^{+}+2e\right)$

$5H_{2}O_{2}+2MnO_{4}^{-}+6H^{+}\longrightarrow 5O_{2}+2Mn^{2+}+8H_{2}O$

$\left(MnO_{4}^{-}+8H^{+}+5e\longrightarrow Mn^{2+}+4H_{2}O\right)$

2. Détermination de la concentration C de l'eau oxygénée

D'après le bilan molaire :

$\begin{array}{rcl} \dfrac{n}{5}&=&\dfrac{n_{o}}{2}\\&\Rightarrow&\dfrac{CV}{5}\\&=&\dfrac{C_{o}V_{o}}{2}\\&\Rightarrow&C\\&=&\dfrac{5C_{o}V_{o}}{2V}\\&=&\dfrac{5\times 2.0\cdot 10^{-2}\times 12}{2\times 20}\\&\Rightarrow&C\\&=&3\cdot 110^{-2}\,mol\cdot L^{-1} \end{array}$
Exercice 2
Identifions les couples redox mis en jeu et équilibrons les équations dans un milieu acide.

$\begin{array}{|c|c|}  \hline \text{Couples redox }&\text{Equations - bilans}\\\hline Cr_{2}O_{7}^{2-}/Cr^{3+}\text{ et }Hg^{2+}/H_{g}&Cr_{2}O_{7}^{2-}+3Hg+14H^{+}\\ &\longrightarrow 2Cr^{3+}+3Hg^{2+}+7H_{2}O\\ \hline MnO_{4}^{-}/Mn^{2+}\text{ et }O_{2}/H_{2}O_{2}&2MnO_{4}^{-}+5H_{2}O_{2}+6H^{+}\\ &\longrightarrow 2Mn^{2+}+5O_{2}+8H_{2}O\\ \hline Cr_{2}O_{7}^{2-}/Cr^{3+}\text{ et }Fe^{3+}/Fe^{2+}&Cr_{2}O_{7}^{2-}+6Fe^{2+}+14H^{+}\\ &\longrightarrow 6Fe^{3+}+2Cr^{3+}+7H_{2}O\\ \hline Fe^{3+}/Fe^{2+}\text{ et }S/H_{2}S&H_{2}S+2Fe^{3+}\\
&\longrightarrow 2Fe^{2+}+S+2H^{+}\\ \hline MnO_{4}^{-}/Mn^{2+}\text{ et }Cl_{2}/Cl^{-}&2MnO_{4}^{-}+10Cl^{-}+16H^{+}\\ &\longrightarrow 2Mn^{2+}+5Cl_{2}+4H_{2}O\\ \hline \end{array}$

Exercice 3
1. Écriture de la réaction d'oxydoréduction responsable de la décoloration.

$Mn O_{4}^{-}+8H^{+}+5e\longrightarrow Mn^{2+}+4H_{2}O$

$\Rightarrow Mn O_{4}^{-}+5Fe^{2+}+8H^{+}\longrightarrow Mn^{2+}+5Fe^{3+}+4H_{2}O$

$5\left(Fe^{2+}\longrightarrow Fe^{3+}+e\right)$

2. Détermination de la quantité de matière de sulfate de fer $II$ hydraté utilisé.

$\begin{array}{rcl} n_{Fe}^{2+}&=&5n_MnO_4^{-}\\&=&5C_{MnO_4}^{-}V_{MnO_4}^{-}\\&=&3.60\cdot 10^{-3}\,mol \end{array}$

3. Déduction de la valeur de $x$ et la formule du sulfate de fer $II$
Exercice 4
1. Écriture de la formule de la solution aqueuse antiseptique.

$KMnO_{4}\longrightarrow\lim\limits H_{2}O K_{aq}^{+}+MnO_{4aq}^{+}$

2. Calcul de la masse molaire du permanganate de potassium.

$\begin{array}{rcl} M_{KMnO_{4}}&=&M_{K}+M_{Mn}+4M_{o}\\&=&39+55+4\times 16\\&\Rightarrow& M_{KMnO_{4}}\\&=&158\,g\cdot mol^{-1} \end{array}$

3. Calcul de la concentration massique et de la concentration molaire de la solution obtenue.

$\begin{array}{rcl} C_{m}&=&\dfrac{m}{V}\\&=&\dfrac{0.25}{2.5}\\&\Rightarrow& C_{m}\\&=&0.10\,g\cdot L^{-1} \end{array}$

$\begin{array}{rcl} C&=&\dfrac{C_{m}}{M}\\&=&\dfrac{0.10}{158}\\&\Rightarrow& C\\&=&0.63\cdot 10^{-3}\,mol\cdot L^{-1} \end{array}$

4. Recopions les affirmations exactes et éliminons les autres :

$-\ $Les propriétés antiseptiques de la solution sont dues au caractère oxydant de l'ion permanganate.

$-\ $L'ion permanganate est un bon oxydant, ce qui confère à la solution des propriétés antiseptiques.

$-\ $L'ion permanganate donne aux solutions aqueuses une coloration violette.

5. Demi-équation correspondant au couple redox  $MnO_{4}^{-}/Mn^{2+}$

$MnO_{4}^{-}+8H^{+}+5e\longrightarrow Mn^{2+}+4H_{2}O$

6. Il ne faut jamais mélanger une solution de permanganate de potassium avec une solution d'acide

chlorhydrique pour éviter la réduction de l'ion permanganate en ion manganeux

Équation de la réaction qui a lieu.

$\begin{array}{rcl} 2\left(Mn O_{4}^{-}+8H^{+}+5e\longrightarrow Mn^{2+}+4H_{2}O\right)\\&\Rightarrow& 2Mn O_{4}^{-}+10CI^{-}+16H^{+}\longrightarrow 2Mn^{2+}+5CAl_{2}+4H_{2}O\\ 5\left(2Cl^{-}\longrightarrow Cl_{2}+2e\right) \end{array}$
Exercice 5
1.a. Calcul du nombre de moles d'ions fer $II$ dans $\left(S_{1}\right)$

$\begin{array}{rcl} MnO_{4}^{-}+8H^{+}+5e\longrightarrow Mn^{2+}+4H_{2}O\\&\Rightarrow& 2MnO_{4}^{-}+10Cl^{-}+16H^{+}\longrightarrow 2Mn^{2+}+5Fe^{3+}+4H_{2}O\\ 5\left(Fe^{2+}\longrightarrow Fe^{3+}+e\right)
\end{array}$

$\begin{array}{rcl} n_{Fe}^{2+}&=&5n_{MnO_{4}}^{-}\\&=&C_{2}V_{2}\\&=&10^{-2}\times 8\cdot 10^{-3}\\&\Rightarrow &n_{Fe}^{2+}\\&=&8\cdot 10^{-5}\,mol \end{array}$

b . Détermination de la concentration $C_{1}$ de la solution $\left(S_{1}\right)$

$\begin{array}{rcl} C_{1}&=&\dfrac{m}{MV}\\&=&\dfrac{3.04}{152\times 400\cdot 10^{-3}}\times 158\\&\Rightarrow& m\\&=&0.76\,g \end{array}$

3. Équations d'oxydation et de réduction

$MnO_{4}^{-}+8H^{+}+5e\longrightarrow Mn^{2+}+4H_{2}O$

$Fe^{2+}\longrightarrow Fe^{3+}+e$

Déduction de l'équation bilan de la réaction redox qui se produit.

$\begin{array}{rcl} MnO_{4}^{-}+5Fe^{2+}+8H^{+}\longrightarrow Mn^{2+}+5Fe^{3+}+4H_{2}O \end{array}$

4.a Détermination du nombre de mole d'ions fer $II$ dans $V_{1}$

$\begin{array}{rcl} n_{Fe}^{2+}&=&CV\\&=&0.05\times 20\cdot 10^{-3}\\&\Rightarrow& n_{Fe}^{2+}\\&=&10^{-3\,mol} \end{array}$

b – Calcul du pourcentage de mole d'ions fer $II$ qui ont été oxydés par l'air 

$\begin{array}{rcl} \%Fe^{2+}&=&\dfrac{8\cdot 10^{-5}\times 100}{10^{-3}}\\&\Rightarrow&\%Fe^{2+}\\&=&8 \end{array}$
Exercice 7
1. Dessinons et nommons la verrerie utile pour ce montage.

2. On repère ici le volume équivalent par disparition de la couleur violette que le diode en présence de
l'empois d'amidon

3. Équation de la réaction chimique utilisée comme outil dans ce dosage.

$\begin{array}{rcl} SO_{2}+2H_{2}O\longrightarrow SO_{4}^{2-}+4H^{+}+2e\\&\Rightarrow& SO_{2}+I_{2}+2H_{2}O\longrightarrow 2I^{-}+SO_{4}^{2-}+4H^{+}\\ I_{2}\longrightarrow 2I^{-}+SO_{41}^{2-}+4H^{+} \end{array}$

4. Détermination, à l'équivalence, la quantité de matière de dioxyde de soufre dissoute dans la prise d'essai.

D'après le bilan molaire :

$\begin{array}{rcl} SO_{so_{2}}&=&n_{1_{2}}\\&=&C_{1}V_{\text{éq}}\\&=&7.80\cdot 10^{-3}\times 6.10\cdot 110^{-3}\\&\Rightarrow& n_{SO_{2}}\\&=&47.6\cdot 10^{-6}\,mol \end{array}$

5. Détermination de la concentration molaire et de la concentration massique en $SO_{2}$ du vin  titré.

$\begin{array}{rcl} C_{2}&=&\dfrac{n_{SO_{2}}}{V}\\&=&\dfrac{47.6\cdot 10^{-6}}{25.0\cdot 10^{-3}}\\&\Rightarrow&C_{2}\\&=&1.90\cdot 10^{-3}\,mol\cdot L^{-1} \end{array}$

$\begin{array}{rcl} C_{m}&=&C_{2}M_{SO_2}\\&=&1.90\cdot 10^{-3}\times 64\\&\Rightarrow&C_{m}\\&=&121.6\,mg \end{array}$

Il est conforme, la concentration massique ne dépasse pas la limite
Exercice 8
1. Mettons en évidence 3 couples oxydoréducteurs parmi les espèces de la liste :

On peut choisir ces couples :

$Fe^{2+}/Fe$, $S_{2}O_{3}^{2-}/S_{4}O_{6}^{2-}$ et $Fe^{3+}/Fe^{2+}$

$Fe^{2+}$, $SO_{3}^{2-}$, $S_{2}O_{3}^{2-}$, $SO_{2}$, $S_{4}O_{6}^{2-}$, $Fe$, $Fe^{3+}$, $HSO_{3}^{-}$, $SO_{3}^{2-}$

1-2. Identifions un couple acido-basique qui s'est glissé dans la liste

Le couple $HSO_{3}^{-}/SO_{3}^{2-}$ par exemple

2.1. Détermination de la quantité de matière d'ions $MnO_{4}^{-}$ ajoutés pour atteindre l'équivalent

$\begin{array}{rcl} n_{2}&=&C_{2}V_{e2}\\&=&C_{2}\\&=&1.0\cdot 10^{-3}\times 18.8\cdot 10^{-6}mol \end{array}$

2.2. Définition de l'équivalence

A l'équivalence, les réactifs sont introduits dans les proportions stœchiométriques de l'équation-bilan

2.3. Détermination de la quantité de matière de dioxyde de soufre dans la solution dosée

$\begin{array}{rcl} 2\left(MnO_{4}^{-}+8H^{+}+5e\longrightarrow Mn^{2+}+4H_{2}O\right)\\&\Rightarrow& 2MnO_{4}^{-}+5SO_{2}+2H_{2}O\longrightarrow 2Mn^{2+}+5S_{4}^{2-}+4H^{+}\\5\left(SO_{2}+2H_{2}O\longrightarrow SO_{4}^{2-}+4h^{+}+2e\right) \end{array}$

D'après le bilan molaire :

$\begin{array}{rcl} n_{1}&=&\dfrac{5}{2}n_{2}\\&=&\dfrac{5}{2}\times 18.8\cdot 10^{-6}\\&\Rightarrow& n_{1}\\&=&47\cdot 10^{-6}mol \end{array}$

2.4. Masse de dioxyde de soufre contenue dans un mètre cube d'effluent gazeux.

$\begin{array}{rcl} m_{1}&=&n_{1}M_{1}\\&=&\dfrac{1}{10}\times 47\cdot 10^{-6}\times 64\\&\Rightarrow& m_{1}\\&=&3\cdot 10^{-4}\,g\cdot m^{-3} \end{array}$

2.5. La norme recommandée par $l'O.M.S$ est $50\,g\cdot m^{-3}$, Ce gaz ne devra pas être épuré
Exercice 8
1.a. Équations d'oxydation et de réduction.

$2\left(Cu\longrightarrow Cu^{2+}+2e\right)$

$NO_{3}+4H^{+}+4e\longrightarrow NO+2H_{2}O$

b. Précisons les couples d'oxydoréduction mis en jeu.

Il s'agit des couples :

$Cu^{2+}/Cu$ et $NO_{3}/NO$

c. Déduction de l'équation bilan de la réaction.

$NO_{3}+2Cu+4H^{+}\longrightarrow 2Cu^{2+}+NO+2H_{2}O$

2.a Écriture de l'équation de la réaction

$NO+\dfrac{1}{2}O_{2}\longrightarrow NO_{2}$

Montrons qu'il s'agit d'une réaction d'oxydoréduction

$\begin{array}{rcl} 2\left(NO+H_{2}O\longrightarrow NO_{2}+2H^{+}+2e\right)\\&\Rightarrow& 2NO+O_{2}\longrightarrow 2NO_{2}\\O_{2}+4H^{+}+4e\longrightarrow 2H_{2}O \end{array}$

b – Donnons les couples Redox mis en jeu

Ces couples sont :

$O_{2}/H_{2}O$ et $NO_{2}/NO$


Solution des exercices : les composés aromatiques

Classe: 
Première

Exercice 1

1. Nommons  les composés aromatiques 

a. Bromobenzène
 
b. Ethyl benzene 

c. Clyclobutylbenzène 

d. $1$, $2$, $3$-trimétyibenzène
 
e. $1$, $2$, $4$-trinitrobenzène
 
f.  $1$, $3$, $5$-trimétyibenzène
 
g. $11$,$2$ -difluorobenzène
 
h. $3$-nitrophénol
 
i. $1$-Méthyléthyl-$4$-propylbenzène 

j. Méthylbenzène ou toluène 

k. $1$,$2$-diméthylbenzène ou orthodiméthylbenzène 

2. Donnons la formule  semi-développée des composés aromatiques 
$2.1.1. 3,5$-triméthylbenzène

2.2. $11$-bromo-$4$-chlorobenzène 

2.3. Fluorobenzène

2.4. $1.4$-dibromo-$2$-méthylbenzène 

2.5. Hexylbenzène

Exercice 2


Composés aromatiques

1. Formule développée du styrène. 

a. Équations-bilans de toutes les réactions mises en jeu dans cette manipulation. 

a. Équations-bilans de toutes les réactions mises en jeu dans cette manipulation. 

$C_{6}H_{6}+Br_{2}\longrightarrow_{\lim FeBr_{3}}C_{6}H_{5}Br+HBr$

$C_{8}H_{8}+Br_{2}\longrightarrow_{\lim FeBr_{3}}C_{8}H_{7}Br+HBr$

$C_{8}H_{7}Br+Br_{2}\longrightarrow_{\lim FeBr_{3}}C_{8}H_{7}Br_{3}$

$Ag^{+}+Br^{-}\longrightarrow AgBr$

b. Détermination  des compositions molaire  et volumique du mélange étudié.  

$C_{6}H_{6}+Br_{2}\longrightarrow_{\lim FeBr_{3}}C_{6}H_{5}Br+HBr$

$x\quad\quad x\quad\quad\quad x\quad\quad x$

$C_{8}H_{8}+Br_{2}\longrightarrow_{\lim FeBr_{3}}C_{8}H_{7}Br+HBr$

$Y\quad\quad Y\quad\quad\quad Y\quad\quad Y$

$C_{8}H_{7}Br+Br_{2}\longrightarrow_{\lim FeBr3}C_{8}H_{7}Br_{3}$

$Z\quad\quad Z\quad\quad\quad Z\quad\quad Z$

On obtient un système 

$\begin{array}{rcl} \left\lbrace\begin{array}{rcl} x+y+z&=&n_{Br_{2}}\\ x+y&=&n_{AgBr} \end{array}\right.\\&\text{avec }&n_{Br_{2}}\\&=&\dfrac{\mu_{Br_{2}}\times V_{Br_{2}}}{2M_{Br}}\\&=&\dfrac{3250 \times  8.4\cdot 10^{-3}}{2\times 80}\\&=&0.17\,mol\\&\text{et }n_{AgBr}\\&=&\dfrac{19.1}{108+80}\\&=&0.10\,mol\\&\Rightarrow&\left\lbrace\begin{array}{rcl}  x+y+z&=&0.17\\  x+y&=&0.10  \end{array}\right.\\&\Rightarrow&\left\lbrace\begin{array}{rcl} x+2y&=&0.17\quad (1)\\  x+y&=&0.10\quad (2)  \end{array}\right.\\&\Rightarrow&(1)-(2)\\&\Rightarrow&y\\&=&0.17\,mol\left\lbrace\begin{array}{rcl}  y&=&0.07\\  x&=&0.03\,mol  \end{array}\right.\\&\Rightarrow&\left\lbrace\begin{array}{rcl}  n_{C_{6}H_{6}}&=&0.03\,mol\\  n_{C_{8}H_{8}}&=&0.07\,mol  \end{array}\right. \end{array}$

c. Détermination de la masse volumique du styrène

$\begin{array}{rcl} V_{b}&=&\dfrac{n_{C_{6}H_{6}}\times M_{C_{6}H_{6}}}{\mu_{b}}\\&=&\dfrac{0.05\times 78}{0.880}\\&\Rightarrow&V_{b}\\&=&4.4\,mL V_{b}+V_{C_{8}H_{8}}\\&=&V\\&\Rightarrow&V_{C_{8}H_{8}}\\&=&V-V_{b}\\&=&10-4.4\\&\Rightarrow&V_{C_{8}H_{8}}\\&=&5.6\,mL \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \mu_{C_{8}H_{8}}&=&\dfrac{m_{C_{8}H_{8}}}{V_{C_{8}H_{8}}}\\&=&\dfrac{n_{C_{8}H_{8}}\times M_{C_{8}H_{8}}}{V_{C_{8}H_{8}}}\\&=&\dfrac{0.12\times 104}{5.6}\\&\Rightarrow&\mu_{C_{8}H_{8}}\\&=&18.6\,g\,mL^{-1} \end{array}$

Exercice 3


1. Nombre  d'isomères du dimêthylbenzène et leur nom

2. Les formules semi-développées des deux produits que l'on obtient?

$CH_{2}Cl-CH_{2}-CH_{3}$ et 

$CH_{3}-CHCl-CH_{3}$

Nom systématique du produit le plus symétrique

$CH_{3}-CHCl-CH_{3}$ :$2-$ chloropropane

3. Nombre d'insomères qu'on peut obtenir 


Soit quatre isomères 

Compte tenu de l'encombrement" du groupe isopropyle, l'isomère qui sera le plus abondant le  $3-$isopropylemétaxylène :

4. Détermination de sa formule brute d sa masse molaire et de sa formule semi-développée.

Soit $C_{11}H_{16-x}\left(NO_{2}\right)_{2}$ la formule brute du composé 

$\begin{array}{rcl} \dfrac{12\times 11}{\%C}&=&\dfrac{116-x}{\%H}\\&=&\dfrac{32x}{\%O}\\&=&\dfrac{14x}{\%N}\\&=&\dfrac{M}{100}\\&=&\dfrac{12x11+16-x+32x+14x}{100} \end{array}$

$\begin{array}{rcl} 132+16-x+32x+14x&=&\dfrac{12\times 111\times 100}{46.6}\\&\Rightarrow&145x\\&=&283.3-148\\&\Rightarrow&x\\&=&\dfrac{135.3}{45}\\&=&3\\&\Rightarrow&C_{11}H_{13}\left(NO_{2}\right)_{3} \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{M}{100}&=&\dfrac{12\times 11}{\%C}\\&\Rightarrow&M\\&=&\dfrac{12\times 11\times 100}{46.6}\\&\Rightarrow&M\\&=&283.3\,g\,mol^{-1} \end{array}$

Exercice 4 


1. Formules semi-développées du toluène  et de $T.N.T$

Nom systématique du toluène : méthylbenzène 

2.a. Équation bilan de la réaction.

La réaction est une réaction  de substitution ?  

b. Calcul de la masse de toluène nécessaire à la synthèse de une tonne de $T.N.T$

D'après le bilan molaire : 

$\begin{array}{rcl} n_{TNT}&=&n_{\text{toluène}}\\&\Rightarrow&\dfrac{m_{TNT}}{M_{TNT}}\\&=&\dfrac{m_{\text{toluène}}}{M_{\text{toluène}}}\\&\Rightarrow&m_{TNT}\\&=&\dfrac{m_{\text{toluène}}\times M_{TNT}}{M_{\text{Toluène}}}\\&=&\dfrac{1\times 208}{92}\\&\Rightarrow&m_{TNT}\\&=&2.26\,t \end{array}$

c. Équation bilan de la réaction d'explosion 

$\begin{array}{rcl} C_{7}H_{5}N_{3}O_{6}&\longrightarrow& \dfrac{7}{2}CO+\dfrac{7}{2}C+\dfrac{5}{2}H_{2}O+\dfrac{3}{2}N_{2}\\&\text{ ou }&2C_{7}H_{5}N_{3}O_{6}\\&\longrightarrow&7CO+7C+5H_{2}O+3N_{2} \end{array}$

Calcul  de la masse de carbone produit par  l'explosion de $100$ de $T.N.T$

D'après le bilan molaire : 

$\begin{array}{rcl} \dfrac{n_{c}}{7}&=&\dfrac{n_{TNT}}{2}\\&\Rightarrow&\dfrac{m_{c}}{7M_{c}}\\&=&\dfrac{m_{TNT}}{2M_{TNT}}\\&\Rightarrow&m_{c}\\&=&\dfrac{7m_{TNT}\times M_{c}}{2M_{TNT}}\\&=&\dfrac{7\times 100\times 12}{2\times 208}\\&\Rightarrow&m_{c}\\&=&20.5\,t \end{array}$

3.a. On observe un $pH$ acide
  
b. Formule semi-développée et  nom du composé organique formé dans le flacon $F_{2}$

Un composé  est un composé aromatique car il contient un noyau benzénique 

c. Formules semi-développées et  nom des trois composés chlorés

Exercice 5 


1. Déduisons le produit est un composé aromatique  

Par hydrogénation de $A$, en  présence d'un catalyseur  on obtient $C_{8}H_{16}$ , le composé contient trois insaturations  

En présence de brome, et avec du fer, $A$ donne un produit de substitution, il s'agit d'une substitution d'un noyau aromatique 

Montrons que l'action du brome est une monosubstitution 

En présence de brome, et avec du fer, $A$ donne un produit de substitution, il s'agit d'une substitution d'un noyau aromatique 

Montrons que l'action du brome est une monosubstitution 

Soit $C_{8}H_{10-x}Br_{x}$ le produit 

$\begin{array}{rcl} \dfrac{xM_{Br}}{Br}&=&\dfrac{M_{C_{8}H_{10-x}Br_{x}}}{100}\\&\Rightarrow&\dfrac{80x}{43}\\&=&\dfrac{106-x+80x}{100}\\&\Rightarrow&80\times 100\\&=&43(106+79x)\\&\Rightarrow&8000x\\&=&4558+3397x\\&\Rightarrow&4603x\\&=&4558\\&\Rightarrow&x\\&=&\dfrac{4558}{4603}\\&\Rightarrow&x\\&=&1\\&\Rightarrow&C_{8}H_{8}Br \end{array}$

Il s'agit d'une monosubstitution 

2. Proposer les différentes formules développées et noms de $A$

3. Précisons la formule de $B$
 
Une déshydrogénation  de $A$ donne $B$ de formule brute  $C_{8}H_{8}$ ;  et que $B$ décolore  l'eau de brome.

$B$ possède la fonction  alcène $B$ est le styrène  de formule : 

4. Précisons la formule de $A$ 

$A$ est éthylbenzène de formule : 

5. Il existe trois dérivés monobromés de $A$
 
Formules semi-développées des dérivés monobromés de $A$

Exercice 6


1. Équation-bilan de la réaction. 

$C_{6}H_{6}+3HNO_{3}\longrightarrow^{\lim\limits H_{2}SO_{4}}C_{6}H_{3}\left(NO_{2}\right)_{3}+3H_{2}O$

2. Expression  de la masse de toluène théorique 

$\begin{array}{rcl} r&=&\dfrac{m_{ex}}{m_{th}}\\&\Rightarrow&m_{th}\\&=&\dfrac{m_{ex}}{r} \end{array}$

D'après le bilan molaire

$\begin{array}{rcl} n_{C_{6}H_{6}}&=&n_{th}\\&\Rightarrow&\dfrac{m_{C_{6}H_{6}}}{M_{C_{6}H_{6}}}\\&=&\dfrac{m_{th}}{M_{th}}\\&\Rightarrow&m_{C_{6}H_{6}}\\&=&\dfrac{m_{th}\times M_{C_{6}H_{6}}}{M_{th}}\\&=&\dfrac{m_{ex}\times M_{C_{6}H_{6}}}{rM_{th}}\\&=&\dfrac{1\times 78}{0.90\times  213}\\&\Rightarrow&m_{C_{6}H_{6}}\\&=&0.41\,kg \end{array}$

Exercice 7

1. Formule brute de $A$
 
Soit $C_{6}H_{6-x}\left(C_{2}H_{5}\right)_{x}$  la formule brute du composé

$\begin{array}{rcl} \dfrac{12\times 6+112\times 2x}{\%C}&=&\dfrac{1\times 6-x+5x}{\%H}\\&\Rightarrow&9.4\times (72+24x)\\&=&90.6\times (6+4x)\\&\Rightarrow&676.8+225.6x\\&=&543.6+362.4x\\&\Rightarrow&362.4x-225.6x\\&=&676.8-543.6\\&\Rightarrow&136.8x\\&=&133.2\\&\Rightarrow&x\\&=&\dfrac{133.2}{136.8}\\&\Rightarrow&x\\&=&1 \end{array}$

Équation-bilan de la réaction 

$C_{6}H_{6}+C_{2}H_{5}-CI\longrightarrow^{\lim\limits A1C1_{3}}C_{6}H_{6}-C_{2}H_{5}+HCI$

La formule développée de $A$ est :

2.  Formule développée de $B$

$C_{6}H_{5}-C_{2}H_{5}=C_{8}H_{10}$

Soit $C_{8}H_{10-x}$ la formule brute du composé $B$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{12\times 8}{\%C}&=&\dfrac{11\times 10-x}{\%H}\\&\Rightarrow&\%H\times 12\times 8\\&=&\%C(10-x)\\&\Rightarrow&7.7\times 12\times 8\\&=&92.3\times (10-x)\\&\Rightarrow&739.2\\&=&923-92.3x\\&\Rightarrow&92.3x\\&=&923-739.2\\&\Rightarrow&92.3x\\&=&183.8\\&\Rightarrow&x\\&=&\dfrac{183.8}{92.3}\\&\Rightarrow&x\\&=&2\\&\Rightarrow&C_{8}H_{8}\\&\Rightarrow& \end{array}$

3. Le motif du polymère obtenu est $-\left(CH\left(C_{6}H_{5}\right)-CH_{2}\right)-$

Exercice 8 


1. Écrivons  et complétons la réaction suivante en précisant le catalyseur :

2. Volume d'air nécessaire pour la combustion  
Équation de la combustion 

$C_{7}H_{8}+9O_{2}\longrightarrow 7CO_{2}+4H_{2}O$

$\begin{array}{rcl} PV_{o_{2}}&=&n_{o_{2}}RT\\&\Rightarrow&V_{o_{2}}\\&=&\dfrac{n_{o_{2}}RT}{P}\\&\text{ or }n_{o_{2}}\\&=&9n_{\text{Toluène}}\\&=&\dfrac{9m_{\text{toluène}}}{M_{\text{Toluène}}}\\&\text{ et }V_{\text{Air}}\\&=&5V_{o_{2}}\\&\Rightarrow&V_{\text{Air}}\\&=&5\dfrac{9m_{\text{Toluène}}RT}{M_{\text{Toluène}}P}\\&\Rightarrow&V_{\text{Air}}\\&=&5\times\dfrac{9\times 136\times 8.31\times (273+27)}{92\times 11.013\cdot 10^{5}}\\&\Rightarrow&V_{\text{Air}}\\&=&1.6\,L \end{array}$

Exercice 9


1. Écriture des deux réactions qui permettent d'aboutir au produit. 

$C_{6}H_{6}+Br_{2}\longrightarrow^{\lim\limits FeBr_{3}}C_{6}H_{6}Br+HBr$

$C_{6}H_{6}Br+Br_{2}\longrightarrow^{\lim\limits FeBr_{3}}C_{6}H_{6}Br_{2}+HBr$

Précisons les conditions expérimentales.  

Il faut la présence d'un catalyseur comme $FeBr_{2}$ et la présence d'un stabilisateur comme le tétrachlorure de carbone $CCl_{4}$

2.  Calcul : 

2.1. De la masse de benzène nécessaire. 

D'après le bilan molaire : 

$C_{6}H_{6}+Br_{2}\longrightarrow^{\lim\limits FeBr_{3}}C_{2}H_{6}Br+Br+HBr$

$C_{6}H_{6}Br+Br_{2}\longrightarrow^{\lim\limits FeBr_{3}}C_{6}H_{6}Br_{2}+HBr$

 


Auteur: 
Sidy Mouhamed Ndiaye

Solution des exercices : Généralités sur la chimie organique

Classe: 
Seconde

Exercice 1

Exercice 2


1. 1. Indiquons  si les composés chimiques suivants sont des composés organiques ou minéraux

$\begin{array}{|c|c|} \hline \text{Composés organiques }&\text{Composés mineéraux }\\
\hline C_{4}H_{10}\ ;\ C_{2}H_{3}C1\ ;\ C_{7}H_{5}O_{2}Na&NO_{2}\ ;\ NH_{3}\ ;\ CO\ ;\ C\\
\hline \end{array}$

2. Calcul de a masse molaire du glucose 

$\begin{array}{rcl} M_{C_{6}H_{12}O_{6}}&=&6M_{C}+12M_{H}+6M_{0}\\&=&6\times 12+12\times 1.0+6\times 16\\&\Rightarrow& M_{C_{6}H_{12}O_{6}}\\&=&180\;,g\cdot mol^{-1} \end{array}$

Détermination de la composition centésimale massique du glucose 

$\begin{array}{rcl} \%C&=&\dfrac{6M_{C}\times 100}{M_{C_{6}H_{12}O_{6}}}\\&=&\dfrac{6\times 12\times 100}{180}\\&\Rightarrow&\%C\\&=&40 \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \%H&=&\dfrac{12M_{H}\times 100}{M_{C_{6}H_{12}O_{6}}}\\&=&\dfrac{12\times 1.0\times 100}{180}\\&\Rightarrow&\%H\\&=&6.7\end{array}$

$\begin{array}{rcl} \%C&=&\dfrac{6M_{0}\times 100}{M_{C_{6}H_{12}O_{6}}}\\&=&\dfrac{6\times 16\times 100}{180}\\&\Rightarrow&\%0\\&=&53.3
\end{array}$

Exercice 3


Établissement de la formule moléculaire brute de l'urée

$\begin{array}{rcl} \%H&=&100-\left(\%C+\%O+\%N\right)\\&=&100-(20.0+26.7+46)\\&\Rightarrow&\%H\\&=&7.3
\end{array}$

Soit $C_{x}H_{y}O_{z}N_{t}$ la formule brute correspondant au composé  

$\begin{array}{rcl} \dfrac{112x}{\%C}&=&\dfrac{Y}{\%H}\\&=&\dfrac{16z}{\%O}\\&=&\dfrac{14t}{\%N}\\&=&\dfrac{M}{100}\end{array}$ 

$\begin{array}{rcl} \dfrac{12x}{\%C}&=&\dfrac{M}{100}\\&\Rightarrow&x\\&=&\dfrac{M\times \%C}{100\times 12}\\&=&\dfrac{60\times 20.0}{100\times 12}\\&\Rightarrow& x\\&=& \end{array}$ ; 

$\begin{array}{rcl} \dfrac{Y}{\%H}&=&\dfrac{M}{100}\\&\Rightarrow&y\\&=&\dfrac{M\times \% H}{100}\\&=&\dfrac{60\times 7.3}{100}\\&\Rightarrow& y\\&=&4 \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{16z}{\%O}&=&\dfrac{M}{100}\\&\Rightarrow&z\\&=&\dfrac{M\times \%O}{100\times 16}\\&=&\dfrac{60\times 26.7}{100\times 16}\\&\Rightarrow&z\\&=&1 \end{array}$ ; 

$\begin{array}{rcl} \dfrac{14t}{\%N}&=&\dfrac{M}{100}\\&\Rightarrow&t\\&=&\dfrac{M\times \%N}{100\times 14}\\&=&\dfrac{60\times 46}{100\times 14}\\&\Rightarrow&t\\&=&2 \end{array}$

D'où la formule brute $CH_{4}ON_{2}$

Exercice 4


$-\ $Détermination de la formule brute  du composé organique 

$\begin{array}{rcl} \%O&=&100-\left(\%C+\%H\right)\\&=&100-(40.0+6.67)\\&\Rightarrow&\%O\\&=&53.43 \end{array}$

Soit $C_{x}H_{Y}O_{z}$ la formule correspondant au composé

$\begin{array}{rcl} \dfrac{112x}{\%C}&=&\dfrac{y}{\%H}\\&=&\dfrac{16z}{\%O}\\&=&\dfrac{M}{100}\\&=&\dfrac{\rho V_{m}}{100}\\&\text{Avec }&M=\rho V_{m} \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{12x}{\%C}&=&\dfrac{\rho V_{m}}{100}\\&\Rightarrow&x&\\&=&\dfrac{p\rho V_{m}\times\%C}{100\times 12}\\&=&\dfrac{1.34\times 22.4\times 40.0}{100\times 12}\\&\Rightarrow& x\\&=&1 \end{array}$

$\begin{array}{rcl}\dfrac{y}{\%H}&=&\dfrac{\rho V_{m}}{100}\\&\Rightarrow&y\\&=&\dfrac{\rho V_{m}\times \%H}{100}\\&=&\dfrac{1.34\times 22.4\times 6.67}{100}\\&\Rightarrow&y\\&=&2 \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{16z}{\%O}&=&\dfrac{\rho V_{m}}{100}\\&\Rightarrow&z\\&=&\dfrac{\rho V_{m}\times \%O}{100\times 16}\\&=&\dfrac{1.34\times 22.4\times 53.43}{100\times 16}\\&\Rightarrow&z\\&=&1 \end{array}$

D'où la formule brute : $CH_{2}O$

Exercice 5 :

 
Formule brute de la chlorophylle  

1. Détermination de  la composition centésimale massique de la chlorophylle.

$\%X=\dfrac{m_{x}\times 100}{m_{\text{composé}}}$

$\begin{array}{rcl} \%C&=&\dfrac{m_{c}\times 100}{m_{\text{composé}}}\\&\text{or}\dfrac{m_{c}}{m_{co_{2}}}\\&=&\dfrac{M_{c}}{M_{co_{2}}}\\&\Rightarrow&m_{c}\\&=&\dfrac{M_{c}\times m_{co_{2}}}{M_{co_{2}}}\\&\Rightarrow&\%C\\1+1\dfrac{M_{c}\times m_{co_{2}}\times 100}{m_{\text{composé}}\times M_{CO_{2}}}\\&=&\dfrac{12\times 27.13\times 100 }{10\times 44}\\&\Rightarrow&\%C\\&=&74 \end{array}$

$\begin{array}{\%H}&=&\dfrac{m_{H}\times 100}{m_{\text{composé}}}\\&\text{or }\dfrac{m_{H}}{m_{H_{2}o}}\\&=&\dfrac{2M_{H}}{M_{H_{2}O}}\\&\Rightarrow&m_{H}\\&=&\dfrac{2M_{H}\times m_{H_{2}o}}{M_{H_{2}o}}\\&\Rightarrow&\%H\\&=&\dfrac{2M_{H}\times m_{H_{2}O}\times 100}{m_{\text{composé}}\times M_{H_{2}o}}\\&=&\dfrac{2\times 1\times 7.29\times 100}{10\times 18}\\&\Rightarrow&\%H\\&=&8.1 \end{array}$

$\begin{array}{rcl} n_{N}&=&2n_{N_{2}}\\&=&2\dfrac{V}{V_{m}}\\&\Rightarrow&m_{N}\\&=&2\dfrac{V}{V_{m}}M_{N}\\&\text{or}\%N\\&=&\dfrac{m_{N}\times 100}{m_{\text{composé}}}\\&=&\dfrac{2VM_{N}\times 100}{m_{\text{composé}}\times V_{m}}\\&=&\dfrac{2\times 0.504\times 14\times 100}{10\times 22.4}\\&\Rightarrow&\%N\\&=&6.3
\end{array}$

$\begin{array}{rcl} \%O&=&100-\left(\%C+\%H+\%N+\%Mg\right)\\&=&100-(74+8.1+6.3+2.69)\\&\Rightarrow&\%O\\&=&9.11
\end{array}$

2. Calcul de la masse molaire  de la chlorophylle. 

$\begin{array}{rcl}\dfrac{M}{100}&=&\dfrac{M_{mg}}{\%M_{g}}\\&\Rightarrow&M\\&=&\dfrac{M_{Mg}\times 100}{\%M_{g}}\\&=&\dfrac{24\times 100}{2.69}\\&\Rightarrow&M\\&=&892\,g\cdot mol^{-1}\end{array}$

3- Déduction de la formule brute de la chlorophylle. 

Soit $C_{x}H_{Y}O_{z}N_{t}M_{g}$ la formule brute correspondant au composé 

$\begin{array}{rcl}\dfrac{12x}{\%C}&=&\dfrac{y}{\%H}\\&=&\dfrac{16z}{\%O}\\&=&\dfrac{14t}{\%N}\\&=&\dfrac{M}{100} \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{112x}{\%C}&=&\dfrac{M}{100}\\&\Rightarrow&x\\&=&\dfrac{M\times \%C}{100\times 12}\\&=&\dfrac{892\times 74}{100\times 12}\\&\Rightarrow&x\\&=&55\end{array}$ ; 

$\begin{array}{rcl}\dfrac{y}{\%H}&=&\dfrac{M}{100}\\&\Rightarrow&y\\&=&\dfrac{M\times \%H}{100}\\&=&\dfrac{892\times 8.1}{100}\\&\Rightarrow&y\\&=&72\end{array}$

$\begin{array}{rcl}\dfrac{116z}{\%O}&=&\dfrac{M}{100}\\&\Rightarrow&z\\&=&\dfrac{M\times \%O}{1100\times 16}\\&=&\dfrac{892\times 9.11}{100\times 16}\\&\Rightarrow&\\&\Rightarrow&z\\&=&5\end{array}$

$\begin{array}{rcl}\dfrac{14t}{\%N}&=&\dfrac{M}{100}\\&\Rightarrow&t\\&=&\dfrac{M\times \%N}{100\times 114}\\&=&\dfrac{892\times 6.3}{100\times 14}\\&\Rightarrow&t\\&=&4\end{array}$

D'où  la formule brute $C_{55}H_{72}O_{5}N_{14}$

4. Calcul de la masse de magnésium  absorbée lorsqu'un individu consomme $200\,g$ de salade.

$\begin{array}{rcl}m&=&\dfrac{200\times 1}{500}\\&\Rightarrow& m\\&=&0.4\,g\end{array}$

Le nombre d'atomes de magnésium correspondant   

$\begin{array}{rcl}N&=&n\times N_{A}\\&=&\dfrac{m}{M}\times N_{A}\\&=&\dfrac{0.4}{892}\times 6.02\cdot 10^{23}\\&\Rightarrow&N\\&=&2.710^{20}\end{array}$ atomes

Exercice 6 


1- Détermination  des masses de carbone, d'hydrogène d'azote et d'oxygène contenus dans $1.40\,g$ de $A$

La potasse absorbe le dioxyde de carbone ; on peut donc  déterminer la masse de carbone contenu  dans Le dioxyde de carbone

$\begin{array}{rcl}m_{c}&=&\dfrac{M_{c}\times m_{co_{2}}}{M_{co_{2}}}\\&=&\dfrac{12\times 2.38}{44}\\&\Rightarrow&m_{c}\\&=&0.65\,g\end{array}$

Les ponces sulfuriques  absorbent l'eau
 
La masse d'eau obtenue est : 

$\begin{array}{rcl}m_{H_{2}O}&=&3.38-2.38\\&=&1.10\,g\end{array}$

$\begin{array}{rcl}m_{H}&=&\dfrac{2M_{H}\times m_{m_{H_{2}o}}}{M_{H_{2}o}}\\&=&\dfrac{2\times 1.0\times 1.10}{118}\\&\Rightarrow&m_{H}\\&=&0.122\,g\end{array}$

La masse d'azote contenu dans $0.70\,g$ du composé organique $A$

$\begin{array}{rcl}n_{N}&=&2n_{N_{2}}\\&=&2\dfrac{V}{V_{m}}\\&\Rightarrow&m_{N}\\&=&2\dfrac{V}{V_{m}}M_{N}\\&=&2\times\dfrac{76\cdot 110^{-3}}{22.4}\times 14\\&\Rightarrow&m_{N}\\&=&0.095\,g\end{array}$

La masse d'azote contenu  dans $1.40\,g$ du composé organique $A$

$\begin{array}{rcl}m_{N}&=&0.095\times \dfrac{1.40}{0.70}\\&\Rightarrow&m_{N}\\&=&0.19\,g\end{array}$

La masse d'oxygène  contenu dans $1.40\,g$ du composé organique $A$

$\begin{array}{rcl}m_{o}&=&m-\left(m_{C}+m_{H}+m_{N}\right)\\&=&11.40-(0.65+0.122+0.190)\\&\Rightarrow&m_{o}\\&=&0.438\,g\end{array}$

2. La composition centésimale massique du composé $A$

$\begin{array}{rcl} \%C&=&\dfrac{m_{C}\times 100}{m_{A}}\\&=&\dfrac{0.65\times 100}{1.40}\\&\Rightarrow&\%C\\&=&46.4 \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \%H&=&\dfrac{m_{H}\times 100}{m_{A}}\\&=&\dfrac{0.122\times 100}{1.40}\\&\Rightarrow&\%H\\&=&8.7 \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \%O&=&\dfrac{m_{o}\times 100}{m_{A}}\\&=&\dfrac{0.438\times 100}{1.40}\\&\Rightarrow&\%N\\&=&31.3 \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \%N&=&\dfrac{m_{N}\times 100}{m_{A}}\&=&\dfrac{0.19\times 100}{1.40}\\&\Rightarrow&\%N\\&=&13.6 \end{array}$

3- Déduction de la formule brute de $A$

Soit $C_{x}H_{y}O_{z}N$ la formule correspondant  au organique $A$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{M}{100}&=&\dfrac{114}{\%N}\\&\Rightarrow&M\dfrac{14\times 100}{13.6}\\&\Rightarrow&M\\&=&102.9\,g\cdot mol^{-1} \end{array}$

$\begin{array}{rcl} x&=&\dfrac{M\times\%C}{100\times 12}\\&=&\dfrac{102.9\times 46.4}{100\times 12}\\&\Rightarrow&x\\&=&4 \end{array}$ ; 

$\begin{array}{rcl} y&=&\dfrac{M\times \%hH}{100}\\&=&\dfrac{102.9\times 8.7 }{100}\\&\Rightarrow&y\\&=&9
\end{array}$

$\begin{array}{rcl} z&=&\dfrac{M\times \%O}{100\times 16}\\&=&\dfrac{102.9\times 31.3}{100\times 16}\\&\Rightarrow&z\\&=&2 \end{array}$ ; 

D'où la formule brute $C_{4}H_{9}O_{2}N$

Exercice 7 


1. On prouve la présence de  l'élément carbone dans un composé organique lors de la combustion du composé  où le carbone est transformé en dioxyde de carbone absorbable par la potasse 

L'hydrogène est transformé en eau absorbable par les ponces sulfuriques.  

2.  Détermination de : 

2.1. La quantité de gaz correspondant à $1.20\,g$ de gaz  

$\begin{array}{rcl} n&=&\dfrac{V}{V_{m}}\\&=&\dfrac{0.62}{31.0}\\&\Rightarrow&n\\&=&0.02\mol \end{array}$

2.2 La massa molaire de $A$

$\begin{array}{rcl} M_{A}&=&\dfrac{m}{n}\\&=&\dfrac{1.20}{0.02}\\&\Rightarrow&M_{A}\\&=&60\,g\cdot mol^{-1}
\end{array}$

3.1 Détermination des masses de carbone d'hydrogène et d'oxygène dans une mole.

$\begin{array}{rcl} \%X&=&\dfrac{m_{x}\times 100}{m_{A}}\\&\Rightarrow&m_{x}\\&=&\dfrac{\%X\times m_{A}}{100}\\&\text{or }&m\\&=&n\times M\\&\text{et }&n\\&=&1\mol\\&\Rightarrow&m_{x}\\&=&\dfrac{\%X\times M_{A}}{100}\end{array}$

$\begin{array}{rcl} m_{c}&=&\dfrac{\%C\times M_{A}}{100}\\\&=&\dfrac{60.0\times 60}{100}\\&\Rightarrow&\,m_{c}\\&=&36\,g \end{array}$ ; 

$\begin{array}{rcl} m_{H}&=&\dfrac{\%H\times M_{A}}{100}\\&=&\dfrac{13.3\times 60}{100}\\&\Rightarrow&m_{H}\\&=&7.98\,g \end{array}$

$\begin{array}{rcl} m_{o}&=&\dfrac{\%C\times M_{A}}{100}\\&=&\dfrac{26.7\times 60}{100}\\&\Rightarrow&m_{o}\\&=&16.02\,g \end{array}$

3.2. Déduction de la formule brute de $A$

Soit $C_{x}H_{y}O_{z}$ la formule brute correspondant au composé organique $A$

$\begin{array}{rcl} m_{c}&=&12x\\&=&36\,g\\&\Rightarrow&x\\&=&\dfrac{36}{12}\\&\Rightarrow&x\\&=&3\end{array}$

$\begin{array}{rcl} m_{H}&=&1.0\times y\\&=&7.98\,g\\&\Rightarrow&y\\&=&\dfrac{7.98}{1.0}\\&\Rightarrow&y\\&=&8
\end{array}$

$\begin{array}{rcl} m_{o}&=&16z\\&=&16.02\,g\\&\Rightarrow&z\\&=&\dfrac{16.02}{16}\\&\Rightarrow&z\\&=&1
\end{array}$

D'où la formule bruite $C_{3}H_{8}O$

4. Proposition de deux formules semi-développées différentes de $A$

$CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}OH$ ou $CH_{3}-CHOH-CH_{3}$ $\left(\text{ou }CH_{3}-O-CH_{2}-CH_{3}\right)$

Exercice 8


1. Calcul de la masse de carbone existant dans $11.32\,g$ de $CO_{2}$

$\begin{array}{rcl} \%C&=&\dfrac{m_{c}\times 100}{m}\\&=&\dfrac{0.36\times 100}{0.44}\\&\Rightarrow&\%C\\&=&82\end{array}$

2. Déduction du pourcentage d'hydrogène dans l'échantillon. 

$\%H=100-\%C=10082\Rightarrow\%H=18$

3. Écriture d'une relation entre $x$ et $y$

$\begin{array}{rcl} M_{C_{x}H_{y}}&=&44\,g\mol^{-1}\\&\Rightarrow&12x+y\\&=&44 \end{array}$

4. En appliquant la règle du pourcentage à une mole, déterminons $x$ et $y$
 
Pour une mole la masse correspond à la masse molaire 

$\begin{array}{rcl} \dfrac{12x}{\%C}&=&\dfrac{y}{\%H}\\&=&\dfrac{M}{100} \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{12x}{\%C}&=&\dfrac{M}{100}\\&\Rightarrow&x\\&=&\dfrac{\%C\times M}{112\times 100}\\&=&\dfrac{82\times 44}{12\times 100}\\&\Rightarrow&x\\&=&3 \end{array}$

$\begin{array}{rcl}12x+y&=&44\\&\Rightarrow&y\\&=&44-12x\\&=&44-1112\times 3\\&\Rightarrow&y\\&=&8\\&\Rightarrow&C_{3}H_{8}
\end{array}$

Exercice 9


$\begin{array}{rcl} C_{Asp}V_{Asp}&=&C_{\text{soude}}V_{\text{soude}}\\&\Rightarrow&C_{Asp}V_{Asp}\\&=&\dfrac{C_{\text{soude}}V_{\text{soude}}}{V_{Asp}}\\&\text{or}&n_{Asp}\\&=&C_{Asp}V\\&=&\dfrac{C_{\text{soude}}V_{\text{soude}}}{V_{Asp}}V\\&\Rightarrow&M\\&=&\dfrac{m_{Asp}}{n_{Asp}}\\&=&\dfrac{m_{Asp}\times V_{\text{soude}}}{C_{\text{soude}}V_{\text{soude}}\times V} \end{array}$

$\begin{array}{rcl} M&=&\dfrac{0.1\times 10}{0.01\times 1111.1\times 50\cdot 10^{-3}}\\&\Rightarrow&M\\&=&180\,g\cdot mol^{-1} \end{array}$

2. Détermination de  la formule brute de l'aspirine $C_{x}H_{y}O_{x}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{12x}{\%C}&=&\dfrac{y}{\%H}\\&=&\dfrac{16z}{\%O}\\&=&\dfrac{M}{100}\end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{12x}{\%C}&=&\dfrac{M}{100}\\&\Rightarrow&x\\&=&\dfrac{M\times\%C}{100\times 12}\\&=&\dfrac{180\times 60}{100\times 12}\\&\Rightarrow&x\\&=&9 \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{y}{\%H}&=&\dfrac{M}{100}\\&\Rightarrow&y\\&=&\dfrac{M\times H}{100}\\&=&\dfrac{180\times 4.5}{100}\\&\Rightarrow&y\\&=&8 \end{array}$

^$\begin{array}{rcl} \dfrac{16z}{\%O}&=&\dfrac{M}{100}\\&\Rightarrow&z&\\&=&\dfrac{M\times\%O}{100\times
 16}\\&=&\dfrac{180\times 35.5}{100\times 116}\\&\Rightarrow&z\\&=&4 \end{array}$ 

D'où la formule bruite $C_{9}H_{8}O_{4}$

Exercice 10


1. Calcul de la masse de carbone et la masse d'hydrogène contenu dans l'échantillon. 

$\begin{array}{rcl} m_{C}&=&\dfrac{M_{c}\times m_{co_{2}}}{M_{co_{2}}}\\&=&\dfrac{12\times 2.2}{44}\\&\Rightarrow&m_{c}\\&=&0.6\,g \end{array}$

$\begin{array}{rcl} m_{H}&=&\dfrac{2M_{H}\times m_{H_{2}o}}{M_{H_{2}o}}\\&=&\dfrac{1.0\times 0.9}{18}\\&\Rightarrow&m\\&=&0.11\,g \end{array}$

Déduction  de $m$

$\begin{array}{rcl} m&=&m_{c}+m_{H}\\&=&0.6+0.1\\&\Rightarrow&m\\&=&0.7\,g \end{array}$

2. Calcul du pourcentage de carbone et d'hydrogène dans le composé.

$\begin{array}{rcl} \%C&=&\dfrac{m_{c}\times 100}{m}\\&=&\dfrac{0.06\times 100}{0.7}\\&\Rightarrow&\%C\\&=&85.7
\end{array}$

$\begin{array}{rcl} \%H&=&\dfrac{m_{H}\times 100}{m}\\&=&\dfrac{0.1\times 100}{0.7}\\&\Rightarrow&\%H\\&=&114.3
\end{array}$

3. Détermination de la formule brute du composé., 

$\begin{array}{rcl} \dfrac{112x}{\%C}&=&\dfrac{y}{\%H}\\1+1\dfrac{M}{100} \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{12x}{\%C}&=&\dfrac{M}{100}\\&\Rightarrow&x\\&=&\dfrac{M\times \%C}{100\times 12}\\&=&\dfrac{70\times 85.7}{100\times 12}\\&\Rightarrow&x\\&=&5 \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{y}{\%H}&=&\dfrac{M}{100}\\&\Rightarrow&y\\&=&\dfrac{M\times\%H}{100}\\&=&\dfrac{70\times 14.3}{100}\\&\Rightarrow&y\\&=&10\end{array}$

La formule brute est donc : $C_{5}H_{10}$

4. Équation de la réaction de combustion.

$C_{5}H_{10}+\dfrac{15}{2}O_{2}\rightarrow 5CO_{2}+5H_{2}O$

5. Calcul du volume de dioxygène nécessaire à la combustion. 

D'après le bilan molaire : 

$\begin{array}{rcl} \dfrac{m}{M}&=&\dfrac{\dfrac{V}{V_{M}}}{\dfrac{15}{2}}\\&\Rightarrow&\dfrac{m}{M}\\&=&\dfrac{2V}{15V_{M}}\\&\Rightarrow&V\\&=&\dfrac{115m\times V_{M}}{M}\\&=&\dfrac{115\times 0.7\times 24}{70}\\&\Rightarrow&V\\&=&3.6\,L \end{array}$

Exercice 11 


1. Équation équilibrée de la réaction de combustion.  

$C_{x}H_{y}O_{z}+\left(x+\dfrac{y}{4}-\dfrac{z}{2}\right)O_{2}\rightarrow xCO_{2}+\dfrac{y}{2}H_{2}O$

2. En utilisant la correspondance en nombre de moles montrons que $x=2y$

Déterminons le nombre de moles de dioxyde de carbone et d'eau

$\begin{array}{rcl} n_{co_{2}}&=&\dfrac{m_{co_{2}}}{M_{co_{2}}}\\&=&\dfrac{8.8}{44}\\&\Rightarrow&n_{co_{2}}\\&=&0.2\,mol \end{array}$ ; 

$\begin{array}{rcl} n_{H_{2}O}&=&\dfrac{m_{H_{2}O}}{M_{H_{2}O}}\\&=&\dfrac{4.5}{18}\\&\Rightarrow&n_{H_{2}O}\\&=&0.25\mol \end{array}$

D'après le bilan molaire : 

$\begin{array}{rcl} \dfrac{n_{co_{2}}}{x}&=&\dfrac{n_{H_{2}O}}{\dfrac{y}{2}}\\&\Rightarrow&2x\times n_{H_{2}O}\\&=&y\times n_{co_{2}}\\&\Rightarrow&2x\times 0.25\\&=&y\times 0.2\\&\Rightarrow&2x\times 2.5\\&=&y\times 2\\&\Rightarrow& 5x\\&=&2y \end{array}$

3.1. Calcul du volume $v_{O_{2}}$ de dioxygène ayant réagi. 

$\begin{array}{rcl} V_{o_{2}}&=&10-2.8\\&\Rightarrow&V_{o_{2}}\\&=&7.2\,L \end{array}$

3.2 Montrons que $x=4z$ et $y=10z$

On donne $V_{M}=24\,L\cdot mol^{-1}$

Le nombre de moles de dioxygène utilisé :

$\begin{array}{rcl} n_{o_{2}}&=&\dfrac{V_{o_{2}}}{V_{M}}\\&=&\dfrac{7.2}{24}\\&\Rightarrow&n_{o_{2}}\\&=&0.3\,mol \end{array}$

D'après le bilan molaire :

$\begin{array}{rcl} \dfrac{n_{co_{2}}}{x}&=&\dfrac{n_{o_{2}}}{x+\dfrac{y}{4}-\dfrac{z}{2}}\\&\text{or }5x\\&=&2y\\&\Rightarrow&y\\&=&\dfrac{5x}{2}\\&\Rightarrow&\dfrac{0.2}{x}\\&=&\dfrac{0.3}{x+\dfrac{1}{4}\dfrac{5x}{2}-\dfrac{z}{2}}\\&\Rightarrow&\left(x+\dfrac{5x}{8}-\dfrac{z}{2}\right)\\&=&3x\\&\Rightarrow&2x+\dfrac{5x}{4}-z\\&=&3x\\&\Rightarrow&8x+5x-4z\\&=&12x\\&\Rightarrow&x\\&=&4z \end{array}$

$\begin{array}{rcl} 5x&=&2y\\&\Rightarrow&x\\&=&\dfrac{2}{5}y\\&\text{or }&x\\&=&4z\\&\Rightarrow&\dfrac{2}{5}y\\&=&4z\\&\Rightarrow&2y\\&=&20z\\&=&74\\&\Rightarrow&z\\&=&1\\&\Rightarrow&x\\&=&4\text{et }y\\&=&10\\&\Rightarrow&C_{2}H_{10}O \end{array}$

4.1 Détermination de la formule brute de ce composé 

$\begin{array}{rcl} M_{C_{x}H_{y}O_{z}}&=&12x+y+16z\\&=&74\\&\text{or }&x\\&=&4z\\&\text{et }y\\&=&10z\\&\Rightarrow&12\times 4z+10z+16z\\&=&74\\&\Rightarrow&74z\\&=&74\\&\Rightarrow&z\\&=&1\\&\Rightarrow&x\\&=&4\\&\text{et }&y\\&=&10\\&\Rightarrow&C_{4}H_{10}O \end{array}$

4.2 Calcul de la masse $m$

D'après le bilan molaire : 

$\begin{array}{rcl} n&=&n_{O_{2}}\\&\Rightarrow&\dfrac{m}{M}\\&=&n_{O_{2}}\\&\Rightarrow&m\\&=&0.3\times 74\\&\Rightarrow&m\\&=&22.2\,g \end{array}$

4.3. Détermination de la composition massique du composé en carbone, hydrogène et oxygène.

$\begin{array}{rcl} m_{C}&=&\dfrac{M_{C}\times m_{CO_{2}}}{M_{CO_{2}}}\\&=&\dfrac{12\times 8.8}{44}\\&\Rightarrow&m_{c}\\&=&2.4\,g \end{array}$

$\begin{array}{rcl} m_{H}&=&\dfrac{2M_{H}\times m_{H_{2}O}}{M_{H_{2}O}}\\&=&\dfrac{2\times 1.0\times 4.5}{18}\\&\Rightarrow&m_{H}\\&=&0.5\,g \end{array}$

$\begin{array}{rcl} m_{O}&=&m-\left(m_{C}+m_{H}\right)\\&=&22.2-(2.4+0.5)\\&\Rightarrow&m_{o}\\&=&19.3\,g
\end{array}$

Exercice 12


1. Détermination des masses de carbones,d'hydrogène et d'azote contenues dans les $0.45\,g$ du composé.

$\begin{array}{rcl} m_{C}&=&\dfrac{M_{C}\times m_{CO_{2}}}{M_{CO_{2}}}\\&=&\dfrac{112\times 0.88}{44}\\&\Rightarrow&m_{C}\\&=&0.24\,g \end{array}$

$\begin{array}{rcl} m_{H}&=&\dfrac{2M_{H}\times m_{H_{2}O}}{M_{H_{2}O}}\\&=&\dfrac{2\times 1.0\times 0.63}{18}\\&\Rightarrow&m_{H}\\&=&0.07\,g \end{array}$

$\begin{array}{rcl} m_{N}&=&\dfrac{M_{N}\times m_{NH_{3}}}{M_{NH_{3}}}\\&=&\dfrac{14\times 0.17}{17}\\&\Rightarrow&m_{C}\\&=&0.114\,g \end{array}$

Montrons si le composé contient de l'oxygène

$\begin{array}{rcl} m_{C}+m_{H}+m_{N}\\1+1M-\\&=&0.24+0.07+0.14\\&=&0.45\,g\\&=&m \end{array}$

Le composé ne contient pas de l'oxygène  

2. La composition centésimale du composé

$\begin{array}{rcl} \%C&=&\dfrac{m_{C}\times 100}{m}\\&=&\dfrac{0.24\times 100}{0.45}\\&\Rightarrow&\%C\\&=&53.3
\end{array}$

$\begin{array}{rcl} \%H&=&\dfrac{m_{H}\times 100}{m}\\&=&\dfrac{0.07\times 100}{0.45}\\&\Rightarrow&\%H\\&=&15.6
\end{array}$

$\begin{array}{rcl} \%C&=&\dfrac{m_{C}\times 100}{m}\\&=&\dfrac{0.14\times 100}{0.45}\\&\Rightarrow&\%N\\&=&31.1
\end{array}$

3- Calcul d'une valeur approchée de la masse molaire 

$\begin{array}{rcl} M&=&\rho V_{M}\\&=&2\times 22.4\\&\Rightarrow&M\\&=&45\,g\cdot mol^{-11} \end{array}$

Détermination de la formule brute $C_{x}H_{y}N_{t}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{12x}{\%C}&=&\dfrac{Y}{\%H}\\&=&\dfrac{14t}{\%N}\\&=&\dfrac{M}{100} \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{12x}{\%C}&=&\dfrac{M}{100}\\&\Rightarrow&x\\&=&\dfrac{M\times \%C}{100\times 12}\\&=&\dfrac{45\times 53.3}{100\times 12}\&\Rightarrow&x\\&=&2 \end{array}$ ; 

$\begin{array}{rcl} \dfrac{Y}{\%H}&=&\dfrac{M}{100}\\&\Rightarrow&y\\&=&\dfrac{M\times \%H}{100}\\&=&\dfrac{45\times 15.6}{100}\\&\Rightarrow&y\\&=&7 \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{14t}{\%N}\\&=&\dfrac{M}{100}\\&\Rightarrow&t\\&=&\dfrac{M\times \%N}{100\times 14}\\&=&\dfrac{45\times 31.3}{100\times 14}\\&\Rightarrow&t\\&=&1 \end{array}$

La formule bruite est donc : $C_{2}H_{7}N$

Exercice 13


1. Trouvons la formule bruite du composé organique 

$\begin{array}{rcl} \%O&=&100-\left(\%C+\%H+\%N\right)\\&=&100-(15.90+2.20+18.50)\\&\Rightarrow&\%O\\&=&63.4
\end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{12x}{\%C}&=&\dfrac{Y}{\%H}\\&=&\dfrac{14t}{\%N}\\&=&\dfrac{M}{100}\\&=&\dfrac{29d}{100} \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{12x}{\%C}&=&\dfrac{29d}{100}\\&\Rightarrow&x\\&=&\dfrac{29d\times \%C}{100\times 12}\\&=&\dfrac{29\times 7.82\times 15.90}{100\times 12}\\&\Rightarrow&x\&=&3 \end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{y}{\%H}&=&\dfrac{29d}{100}\\&\Rightarrow&y\\&=&\dfrac{29d\times \%H}{100}\\&=&\dfrac{29\times 7.82\times 2.20}{100}\\&\Rightarrow&y&=&5 \end{array}$

$\begin{array}{rcl}
\dfrac{16z}{\%N}&=&\dfrac{29d}{100}\\&\Rightarrow&z\\&=&\dfrac{29d\times \%N}{100\times 16}\\&=&\dfrac{29\times 7.82\times 63.4}{100\times 16}\\&\Rightarrow&z\\&=&9
\end{array}$

$\begin{array}{rcl} \dfrac{141t}{\%N}&=&\dfrac{29d}{100}\\&\Rightarrow&t\\&=&\dfrac{29d\times \%N}{100\times 14}\\&=&\dfrac{29\times 7.82\times 18.50}{100\times 14}\\&\Rightarrow&t\\&=&3 \end{array}$

La formule brute est donc : $C_{3}H_{5}O_{9}N_{3}$

2.2-Calcul du volume gazeux total libéré par l'explosion de $10\,g$ de nitroglycérine

$\begin{array}{rcl} V&=&V_{CO_{2}}+V_{O_{2}}+V_{N_{2}}\\&=&\left(n_{CO_{2}}+n_{O_{2}}+n_{N_{2}}\right)V_{M}\\&\text{or }n\\&=&\dfrac{m}{M}\\&=&\dfrac{n_{CO_{2}}}{\dfrac{5}{2}}\\&=&\dfrac{n_{O_{2}}}{\dfrac{1}{2}}\\&=&\dfrac{n_{N_{2}}}{\dfrac{3}{2}}\\&\Rightarrow&V\\&=&\left(\dfrac{5}{2}\dfrac{m}{M}+\dfrac{1}{2}\dfrac{m}{M}+\dfrac{3}{2}\dfrac{m}{M}\right)V_{M}\\&\Rightarrow&V\\&=&\dfrac{9}{2}\dfrac{m}{M}V_{M}\\&=&\dfrac{9}m{2\times 29d}V_{M}\\&=&\dfrac{9\times 10}{2\times 29\times 7.82}\times 24\\&\Rightarrow&V\\&=&4.76\,L \end{array}$

 

Bac physique chimie 2025 série F6

Classe: 
Terminale

Épreuve du 1er groupe 1 : 
 
Exercice 1


Une bobine joue plusieurs rôles importants dans differents domaines, principalement en électricité , en électronique et en électromagnétisme. 

Elle permet de produire un champ magnétique, un courant induit, des forces  électromagnétiques $\ldots$

On dispose d'une bobine longue ou solénoïde de rayon  $r=5\,cm$, comportant $N=1000$ spires jointives sur une seule couche et de longueur$\ell=80\,cm$ 

Il est parcouru par un courant d'intensité $I=20\,mA$

L'axe du  solénoïde est horizontal.
 
1.1 Faire un schéma vue de dessus sur lequel on fera apparaitre le sens du courant, les faces Nord et sud du solénoïde ainsi que le champ magnétique $\overrightarrow{B}_{S}$ créé par le courant  au centre $0$ du solénoïde.   

1.2. Calculer la valeur  du champ magnétique $B_{S}$ du solénoïde.                                                     

1.3. Quel doit être le diamètre $d$ et la  longueur $L$ du fil utilisé. 
          
1.4. L'axe du solénoïde est placé perpendiculairement au plan du méridien magnétique. 

Au centre $0$ du solénoïde on place une petite aiguille aimantée mobile sans frottement sur un pivot vertical. 

1.4.1. Quel est le champ magnétique responsable de l'orientation de l'aiguille pour $I=0$ ?             

1.4.2. Lorsque le courant d'intensité $I=20\,m\cdot A$ parcourt le solénoïde, l'aiguille tourne d'un angle de $57. 5^{\circ}$

En déduire l'intensité  de la composante horizontale  $\overrightarrow{B}_{h}$ du champ magnétique terrestre ainsi que celle du champ magnétique  $\overrightarrow{B}_{r}$  résultant au centre du solénoïde.                                                                      
 

Exercice 2

 
Nous souhaitons déterminer les caractéristiques d'une bobine. 

Pour cela, on réalise le montage expérimental représenté à la figure $1$, comprenant :
 

 
$\bullet\ $une bobine $(b)$ d'inductance $L$ et de résistance $r$,
 
$\bullet\ $un conducteur ohmique $(D)$ de résistance $R$,
 
$\bullet\ $un générateur de tension $(G)$ de force électromotrice $E$,
 
$\bullet\ $Un interrupteur $K$

Dans une première expérience on mesure, à l'aide d'un ampèremètre, l'intensité  du courant en régime  permanent. 

On trouve $I=0.2A$
 
Dans une seconde expérience, on visualise, sur l'écran d'un oscilloscope bicourbe à mémoire, la tension $UR$ aux bornes du conducteur ohmique $(D)$ sur la voie $1$ et $U_{PQ}$ aux bornes du générateur sur la voie $2$ (courbes $1$ et $2$ de la figure $2$).


 
La droite $(T)$ représente la tangente à la courbe $2$ à la date $t=2$
 
2.1. Reproduire la figure $1$ en y indiquant les branchements de l'oscilloscope.      

2.2. Laquelle des courbes $1$ ou $2$ correspond à $U_{R}^$

calculer $R$
       
2.3. Laquelle des courbes $1$ ou $2$ permet de suivre l'évolution du courant dans le circuit. 

Justifier.               

2.4. Quel est le phénomène physique responsable de cette évolution de l'intensité du courant ?         

2.5. L'évolution du courant électrique peut être décrite par une équation différentielle. 

2.5.1.  Montrer que cette équation différentielle peut être écrite avec la tension $U_{R}$ aux bornes du conducteur ohmique et se mettre sous la forme : $L\dfrac{dU_{R}}{dt}+(R+r)U_{R}=ER$

2.5.2.  Que devient cette équation différentielle en régime permanent ? 

En déduire la valeur de $r$
      
     
2.5.3.  Définir la constante de temps $r$ du dipôle $Rl$ et détermine graphiquement sa valeur.    
         
2.5.4.   Montrer que $L=0.36\,H$

Exercice 3

 
On étudie le comportement d'un condensateur de capacité $C$ dans un circuit série (figure 3).


     
$Go$ est un générateur de courant idéal, $K$ est un Interrupteur qui permet de charger le condensateur $(K \text{en position }1)$ ou de le décharger $(K\text{ en position }2)$ à travers le conducteur ohmique de résistance $R=10\,k\Omega$

Un dispositif non représenté relève à intervalles de temps réguliers, la 
tension $U=_{Ab}=U_{0}$ aux bornes du condensateur. 

3.1. A la date $t=0$, le condensateur étant entièrement déchargé, on place $K$ en position $1$, le microampèremètre indique alors une valeur constante $I_{0}=10\,\mu A$ 

La figure $1$ représente les variations de la tension $U_{c}$ aux bornes du condensateur en fonction du temps.
 
3.1.1. Monter que la tension $U_{c}$ est donnée par la relation :  

$U_{c}=\dfrac{I_{0}}{C}t$

3.1.2. A l'aide de la figure $4$, déterminer la capacité $C$ du condensateur.                                       

3.2. Lorsque la tension aux bornes du condensateur est égale à $U_{6}+6\,V$, on bascule l'interrupteur $K$ en position $2$ à l'instant $t=0$
 
3.2.1. Montrer que la tension $U_{c}$  obéit à l'équation différentielle : 

$\dfrac{dU_{c}}{dt}+\dfrac{1}{RC}u_{C}+0$
         
3.2.2. Cette équation différentielle admet une solution de la forme : $U_{c}(t)=A\mathrm{e}^{-\dfrac{t}{t}}$ relation où $A$ et $t$ sont des constantes.

3.2.2.2. Calculer la valeur de $U_{c}$ à $t=5t$ 

Quelle remarque peut – on faire ? Donner la signification de $t$
 

Exercice 4

 
Les systèmes de transfert de l'information tel que le téléphone, les radios et autres fonctionnent sur le principe de circuits oscillants en exploitant les phénomènes de résonance. 

On considère un circuit électrique oscillant et comportant un générateur, une bobine d'inductance $L$  et de résistance $R$ et un condensateur de capacité $C$ variable, montés en série. 

Le générateur impose entre ses bornes $A$ et $B$ une tension sinusoidale $U$ de fréquence $N=50\,Hz$

 

Année: 
2025

Bac sciences physiques 2025 serie S1-S1A-S3-S2-S2A8s4-S5

Classe: 
Terminale

Épreuve du 2eme groupe 

Question 1 


La glycine est un acide alpha aminé de formule :  

 
1.1. Donner son nom dans la nomenclature officielle.  

1.2. La glycine peut réagir avec un autre acide alpha aminé A pour donner un dipeptide de masse molaire $146/mol$

1.2.1. Déterminer $A$ et montrer que sa molécule est chirale. 

1.2.2. Donner les représentations de Fischer des $2$ énantiomères de $A$ 
 
Données : masses molaires atomiques en $g\cdot mol^{-1}M(C)=12$, $M(H)=1$, $M(O)=16.$

Question 2 


L'acide benzoïque $C_{6}H_{5}COOH$ pourra être noté $R-COOH(aq)$ en solution aqueuse dans la suite de l'exercice.
 
2.1. Écrire l'équation de la réaction entre l'acide benzoïque et l'eau. 

En déduire l'expression de la constante d'acidité $Ka$ du couple acide benzoïque / ion benzoate. 

2.2. Sachant que cette constante d'acidité vaut $6.3\cdot 10^{-5}$  à $25^{\circ}C$, calculer son $pKa$
 
Tracer le diagramme de prédominance du couple acide benzoïque / ion benzoate.
 
2.3. Le $pH$ d'une solution d'acide benzoïque vaut $6.0.$

Quelle est l'espèce prédominante dans cette solution ?
       

Question 3 


Un monoalcool saturé $A$ contient en masse $4.8$ fois plus de carbone que d'hydrogène. 

Son oxydation ménagée en milieu acide par le dichromate de potassium en défaut conduit à la formation d'un aldéhyde $B$ à chaîne carbonée ramifiée.  

3.1. Montrer que la formule brute de $A$ est $C_{4}H_{10}O$

3.2. Écrire les formules semi-développées de $A$ et $B$ et donner leur nom dans la nomenclature officielle. 
 
3.3. Écrire l'équation de la réaction d'oxydation de $A$ 
 
Données : couple  $Cr_{2}O_{7}^{2-}/Cr^{3+}$ ; 

masses molaires atomiques en $g\cdot mol^{-1}M(C)=12$, $M(H)=1$

Question 4 


Un point $M$ matériel décrit un cercle de rayon  $r=5\,cm$

Le point $M$ est repéré par son abscisse 

angulaire : $\theta=5t+\dfrac{\pi}{8}$avec $t$ (en seconde) et $\theta$ (en radian). 

4.1. Déterminer la vitesse angulaire, la fréquence et la période du mouvement. 

4.2. Quel est le module du vecteur vitesse linéaire de $M$ ? 

Quelle est la nature du mouvement ?  

4.3. Déterminer le vecteur accélération de $M$  
 

Question 5 


Un aimant droit crée en un point $P$ centre d'un solénoïde de $140$ spires et de longueur $16\,cm$ un champ magnétique de valeur $2.5\,mT$
 

 
5.1. Représenter sur le schéma ci-dessus 

repris sur votre copie, le vecteur champ magnétique $\overrightarrow{B}_{\alpha}$
créé par l'aimant droit en $P$
 
5.2. Déterminer le sens et l'intensité du courant électrique fourni par le générateur $(G)$ qui va annuler le champ magnétique en $P$, lorsque l'interrupteur $K$ est fermé.
  
Donnée : perméabilité du vide $\mu_{0}=4\pi\cdot 10^{-7}SI.$


Question 6 


On considère un circuit électrique fermé comprenant un condensateur $AB$ de capacité $C=1\mu F$ et une bobine d'inductance $L$ de résistance négligeable.
       
La tension aux bornes du condensateur a pour expression $UAB=2\cos (5000\,t)$ 

6.1. Calculer l'inductance $L$ de la bobine.
  
6.2. Établir successivement les expressions de la charge $q(t)$ portée par l'armature $A$ du condensateur et de l'intensité $i(t)$ du courant circulant dans le circuit.
  
6.3. Calculer l'énergie emmagasinée dans le circuit. 
 

Question 7 


Données : nombre d'Avogadro $N_{A}=6.02\cdot 10^{23}mol^{-1}$ ; masse molaire atomique de l'uranium $238$ $M=238\,g/mol$
 
On considère un échantillon d’'uranium $238\left(_{92}^{238}U\right)$ de masse$m=1\,g$ à un instant $t$ 

7.1. Calculer le nombre de noyaux d'uranium $238$ présent dans l'échantillon à l'instant $t.$

7.2. Sachant que l'activité de l'échantillon à l'instant $t$ vaut $A=12000\,Bq$, déterminer la constante radioactive de l'uranium $238.$

En déduire la demi-vie de cet isotope ? 

7.3. Combien de temps faut-il pour que $99\%$ d'une masse donnée de cet isotope se désintègre. 

Question 8 

Une partie du diagramme énergétique de l'atome d'hydrogène est représentée ci-dessous. 
 
Données : constante de Planck $h=6.62\cdot 10^{-34}$ ; célérité de la lumière $c=3\cdot 10^{8}\,m\cdot s^{-1}$
 
8.1. Comment appelle-t-on les états correspondant respectivement à $n=1$ ; $n=2$ ; $n=+\inf$?  

8.2. Quelle est l'énergie minimale à fournir à un atome d'hydrogène pris à l'état fondamental pour 
l'ioniser. 

8.3. Calculer la longueur d'onde de la radiation correspondant à une transition du niveau 3 vers 
le niveau $2.$ 
 
$\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|c|c|} \hline\text{Questions }&Q_{1}&Q_{2}&Q_{3}&Q_{4}&Q_{5}&Q_{6}&Q_{7}&Q_{8}\\ \hline S1-S3\text{(points)}&2&2&2&3&2&3&3&3\\ \hline S2-S4-S5\text{ (points)}&2.5&2.5&3&3&2.5&2.5&2&2\\ \hline \end{array}$

 

Année: 
2025

Bac science physiques 2025 série L2

Classe: 
Terminale

Épreuve du 2eme groupe 

Exercice 1


A. Choisir la bonne réponse 
 
1.1 La $2-DNPH$ (dintrophénylhydrazine) donne un test positif avec : 
 
a. Un aldéhyde ;    
   
b. Un acide carboxylique ;    
  
c. Un alcool. 

1.2 La saponification est une réaction chimique entre : 

a. Un acide carboxylique et une base forte             

b. Un ester et une base forte 

c. Un alcool et une base forte 

1.3 Le plus souvent lorsqu'on achète un appareil électroménager on trouve dans le carton un emballage blanc, solide et léger. 

Cet emballage est en : 

a. Polychlorure de vinyle     

b.  polystyrène                 

c. polyéthylène 

B. Compléter les phrases suivantes avec les mots ou expressions qui conviennent  

1.4 Il y a diffraction d'une onde incidente lorsqu'elle $\ldots\ldots$ une ouverture dont la largeur est inférieure ou égale à sa  $\ldots\ldots$

1.5 Un $\ldots\ldots$ qui comporte 250 spires au primaire et $100$ spires au secondaire est $\ldots\ldots$ de tension électrique.  

Exercice 2 :

 
On éclaire deux fentes d'Young distantes de $a=0.5\,mm$ par une source qui émet une lumière 
monochromatique de longueur d'onde $\lambda=600\,mm$

On observe alors une alternance de franges sombres et de franges brillantes sur un écran placé à la distance $D=1\,m$ des fentes.
  
2.1 Quelle est le caractère de la lumière mise en évidence.           

2.2 Définir et calculer l'inter-frange $i$
                
2.3 La frange centrale est-elle sombre ou brillante ? 
 
2.4 Déterminer la position occupée par la dixième frange brillante.

 

Exercice 3  : 

 
La réaction de polymérisation de propène $\left(C_{3}H_{6}\right)$ conduit à un composé de masse molaire moléculaire $M=42\,Kg/mol.$
  
3.1 Calculer le degré de polymérisation du polymère obtenu.
 
3.2 Donner la formule semi-développée et le nom de ce polymère

3.3 On fait réagir $m=210\,g$ de propène. 

Déterminer la masse $m'$ de polymère obtenu.       

Données : masses molaires atomiques en $g/mol$ :$12$ ; $H$ : $1$ 
 

EXERCICE 4 :      


La collision entre un neutron et le noyau d'un atome d'azote se fait selon l'équation bilan suivante :  

$_{0}^{1}n+_{7}^{14}N\rightarrow\,_{6}^{14}C+_{Z}^{A}X$  où $A$ et $Z$ sont des entiers positifs. 

4.1 Déterminer les valeurs de $A$ et de $Z$ en précisant les lois de conservation utilisées.
 
4.2 Identifier alors la particule $X$ en vous servant des données du tableau.
 
4.3 Le carbone $14$ est radioactif émetteur $\beta'$
  
4.3.1 Qu'est-ce qu'un noyau radioactif ?        

4.3.2 Écrire l'équation bilan traduisant la désintégration du carbone $14$ et identifier le noyau-fils formé en vous appuyant sur les données. 
$$\begin{array}{|c|c|c|} \hline _{1}^{1}H&_{1}^{2}H&_{1}^{3}H\\ \hline \end{array}$$

 

Année: 
2025

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