Classe de Terminale S Chimie Thème abordé
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1. fonction des concentrations des esp ces ioniques en solution et des conductivit s molaires ioniques les ions H 0 et HO aq sont en tr s faible quantit et pourront ne pas tre pris en compte On a donc la relation suivante o Ayn NHi 4a OCN 2 1 Montrer que la concentration de la ie en ions NH aq peut tre d termin e partir de la mesure de la conductivit de la solution les conductivit s molaires ioniques tant connues 2 2 Evolution du syst me chimique 2 2 1 Compl ter litt ralement le tableau descriptif de l volution du syst me figurant EN ANNEXE RENDRE AGRAF E LA COPIE 2 2 2 En d duire la relation chaque instant entre la concentration en ions NH aq en solution et l avancement de la r action 2 2 3 Calculer l avancement maximal Xmax OCN 2 3 On peut ainsi repr senter l volution de l avancement de la r action en fonction du temps voir figure 2 EN ANNEXE RENDRE AGRAF E LA COPIE En d duire le taux d avancement de la r action l instant de date t 110 min i 1 dx 2 4 La vitesse volumique de r action est donn e par la relation v t va ou x est l avancement de la r action l instant de date t et V le volume de la solution D crire en utilisant la courbe pr c dente l volution de cette vitesse 2 5 En poursuivant exp rience pendant une dur e suffisante on obtient une concentration finale NH 2 0 x 10 mol L D terminer le t2. Classe de Terminale S Chimi Th me abord Cin tique chimique CHANNEL PJPROG RESS et dosage Titrage acido basique dilution Ka K crit re volution cin tique suivie par conductim trie taux d avancement t1 2 influence temp rature Exercice L aquariophilie est une passion qui touche de plus en plus d amateurs mais aussi de n ophytes De nombreux facteurs peuvent contribuer un d s quilibre dangereux pour la vie et la sant des poissons Il est donc n cessaire de contr ler r guli rement la qualit de l eau Le pH de l eau est la premi re grandeur qu il faut mesurer au moins une fois par semaine et ajuster ventuellement En effet certains poissons ne peuvent voluer que dans un milieu acide c est le cas des poissons d Amazonie comme les N ons ou les T tras d autres dans un milieu basique c est le cas des poissons d Am rique Centrale comme les Platy et les Molly Aucun de ces poissons ne tol re une trop forte teneur en ions ammonium NH ou en ions nitrite NO2 le cycle de l azote doit donc tre surveill en vitant soigneusement la surpopulation de l aquarium et l exc s de nourriture D apr s Poissons et aquariums Edition Larousse L exercice suivant est destin pr ciser certains points de ce texte On tudie d abord un produit commercial utilis pour diminuer le pH de l eau de l aquarium on s int resse ensuite la formation des ions ammonium Les parties 1 et 2 sont i
3. a solution dilu e Sa 1 2 3 Montrer que dans la solution commerciale la concentration des ions oxonium H30 est voisine de 2 5 mol L Cette valeur sera utilis e pour la suite de l exercice 1 3 On d sire diminuer le pH de l eau de l aquarium et l amener une valeur proche de 6 alors qu il tait initialement gal 7 Sur le mode d emploi du fabricant on peut lire qu il faut verser en une fois 20 mL de la solution commerciale dans 100 L d eau Pour simplifier le calcul on consid rera que le volume final reste gal 100 L Quelle serait la valeur du pH final de l eau de l aquarium s il n y avait qu une simple dilution des ions H30 1 4 L eau tant toujours plus ou moins calcaire elle contient des ions hydrog nocarbonate HCO aq dont il faut tenir compte Les ions HO introduits vont en effet r agir avec ces ions L quation associ e la r action consid r e est la suivante HCO aq H30 CO aq 2 H2O r action 1 1 4 1 Donner l expression de la constante d quilibre K associ e l quation de la r action 1 en fonction des concentrations des diff rentes esp ces chimiques pr sentes 1 4 2 Exprimer cette constante d quilibre en fonction de la constante d acidit Ka du couple CO aq H2O HCO aq D terminer sa valeur num rique Donn e Ka 10 1 5 L eau utilis e pour l aquarium est tr s calcaire Dans cette eau les concentrations molaires initiales des esp c
4. aux d avancement final de cette transformation Cette transformation est elle totale 2 6 D finir puis d terminer graphiquement le temps de demi r action 2 7 Dans l aquarium la valeur de la temp rature est seulement de 27 Tracer sur la figure 2 EN ANNEXE A RENDRE AGRAFEE AVEC LA COPIE l allure de la courbe pr c dente cette temp rature 2 8 Les ions ammonium finissent par se transformer en ions nitrate dont l accumulation risque de compromettre la vie des poissons Ces derniers ions constituent un aliment essentiel pour les plantes vertes de l aquarium Expliquer pourquoi dans les livres d aquariophilie on dit que l aquarium doit tre bien plant CHANNEL PROGRESS soutien scolaire nouvelles g n rations Toute reproduction m me partielle sans autorisation est strictement interdite ANNEXE RENDRE AGRAF E LA COPIE 2 tude de la formation des ions ammonium Tableau d volution du syst me chimique En NH2 2CO ag NH ag OCN aq E Avancement mol NH CO ao Etat en cours X d volution Etat final en supposant la transformation totale Figure 2 Cin tique de la d composition de l ur e Avancement x en mol 0 0020 0 0018 0 0016 0 0014 0 0012 J 0 0010 0 0008 0 0006 0 0004 0 0002 0 e f min 50 100 150 200 250 300 CHANNEL PROGRESS soutien scolaire nouvelles g n rations Toute reproduction m me partielle sans autorisation est strictem
5. ent interdite
6. es mises en jeu dans la r action 1 sont telles que le quotient de r action initial de cette r action vaut Q 5 0 1 5 1 En utilisant le crit re d volution spontan e montrer que des ions H30 sont consomm s si l eau est calcaire 1 5 2 Le pH final sera t il sup rieur gal ou inf rieur au pH calcul la question 1 3 1 5 3 Dans la notice du fabricant on trouve la phrase suivante Assurez vous par des tests r guliers que votre eau est suffisamment calcaire car sinon il pourrait y avoir des risques de chutes acides Expliquer 2 tude de la formation des ions ammonium L ur e de formule NH CO est un polluant de l aquarium Elle est contenue dans les d jections de certains poissons et conduit au cours d une r action lente la formation d ions ammonium NH et d ions cyanate OCN selon l quation NH2 2CO aq NH aq OCN aq r action 2 CHANNEL PROGRESS soutien scolaire nouvelles g n rations Toute reproduction m me partielle sans autorisation est strictement interdite L tude de la cin tique de cette r action 2 peut tre r alis e par conductim trie Pour cela on pr pare un volume V 1 00 0 mL d une solution d ur e de concentration molaire en solut apport gale c 0 020 mol L et on suit sa d composition en la maintenant dans un bain marie 45 diff rentes dates on mesure la conductivit de la solution La conductivit o de cette solution peut s exprimer en
7. nd pendantes Certaines aides au calcul peuvent comporter des r sultats ne correspondant pas au calcul effectuer Le logarithme d cimal est not 1g 1 tude d une solution commerciale destin e diminuer le pH de l aquarium Sur l tiquette du produit on peut lire que la solution commerciale S est constitu e d acide chlorhydrique H30 CI aq mais aucune concentration n est indiqu e La transformation conduisant l acide chlorhydrique tant totale la concentration Co de la solution commerciale est gale la concentration en ions H30 On cherche d terminer cette concentration en faisant un titrage pH m trique Pour cela on dilue 50 fois la solution commerciale et on proc de au titrage d un volume Va 20 0 mL de la solution dilu e S l aide d une solution d hydroxyde de sodium Ssg Na aq HOT aq de concentration molaire en solut apport cs 4 0 x 10 mol L On obtient la courbe de la figure 1 On a galement fait appara tre la courbe repr sentant la d riv e du pH en fonction du volume de soude vers aA dpHidVe 12 5 J Vb mL b Figure 1 Titrage de la solution commerciale dilu e par la soude Aide au calcul ig 8 0 9 lg 5 0 7 104 25x10 1074 x 4 0 x107 1 1 crire l quation de la r action support du titrage 1 2 quivalence 1 2 1 D finir l quivalence 1 2 2 En d duire la valeur de la concentration des ions oxonium dans l
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