Jeudi 31 mai 2012

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Jeudi 31 mai 2012

D.S. Chimie et Physique n° 9

Données : Couples Zn²⁺/Zn, Cu²⁺/Cu, Fe²⁺/Fe

M(Cu) = 63,5 g.mol^-1 ; M(Zn) = 65,4 g.mol^-1

I (5 pts) Quelques réactions d'oxydoréduction

Écrire les demi-équations d'oxydoréduction des couples suivants en milieu acide

Ion permanganate MnO₄^-_(aq)/ion manganèse Mn²⁺_(aq)
Ion dichromate Cr₂O₇^2-_(aq)/ion chrome (III) Cr³⁺_(aq)
Ion nitrate NO₃^-_(aq)/monoxyde d'azote NO_(g)

En déduire la réaction entre l'ion dichromate et le monoxyde d'azote

II (6 pts) Bilan de matière

On introduit 3,27 g de poudre de zinc dans 100 mL d'une solution de sulfate de cuivre (II) de concentration molaire en soluté apporté c = 1,0.10^-1 mol.L^-1. La solution se décolore tandis que des grains de couleur orangée apparaissent.

Quels sont le réducteur et l'oxydant mis en présence ? Écrire l'équation de la réaction d'oxydoréduction qui a lieu.
Établir le tableau d'avancement de la réaction et en déduire l'avancement maximal et le réactif limitant.
En déduire dans l'état final:
1. Les quantités de matière d'ions Cu²⁺_(aq), Zn²⁺_(aq), Cu_(s) et Zn_(s).
2. Les masse de zinc et de cuivre restantes.
3. Les concentrations [Cu²⁺] et [Zn²⁺]

III (4 pts) Pile cuivre/fer

Dans un premier bécher, on trempe une lame de cuivre dans une solution de sulfate de cuivre (Cu²⁺ + SO₄^2-) et dans un second bécher une lame de fer dans une solution de sulfate de fer (Fe²⁺ + SO₄^2-). On relie ces deux lames par un voltmètre et des conducteurs métalliques.

Que manque-t-il à ce montage pour que la pile puisse débiter ?
Pour que la tension lue sur le voltmètre (une fois le montage complété) soit positive, sa borne V est reliée à la lame de cuivre et sa borne COM à la lame de fer. En déduire le schéma de la pile, reconnaître l'anode et la cathode, la charge portée par les deux lames métalliques et le mouvement de tous les porteurs de charge dans la pile.
Décrire les deux réactions qui ont lieu dans chaque compartiment de la pile.

IV (5 pts) Molécules oxygénées

Représenter en structure semi-développée les formules des molécules dont les noms suivent :

2-éthylbutanal
3-méthylpentan-2-one
2-méthylbutan-2-ol
Acide 2,3-diméthylbutanoïque

Quelle est la classe de l'alcool c. ?

Quel est l'alcool dont l'oxydation par le permanganate de potassium conduit au produit b. ? formule et nom ?

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