Exercices sur la transformation chimique et l'avancement

|CHIMIE |EXERCICES SUR LA TRANSFORMATION CHIMIQUE ET L'AVANCEMENT |Chap.11 |
. Données : M(C) = 12,0 g.mol-1 ; M(H) = 1,0 g.mol-1 ; M(O) = 16,0 g.mol-
1 ; M(N) = 14,0 g.mol-1 ;
M(Ca) = 40,1 g.mol-1 ; M(Ag) = 108 g.mol-1 ; M(Cu) = 63,5 g.mol-1 ;
M(Fe) = 55,8 g.mol-1 ;
Loi des gaz parfaits : PV =nRT avec R = 8,31 S.I. Avancement et colliers de perles . Une entreprise chinoise de fabrication de bijoux décide de délocaliser
une de ses usines à L'Hermitage.
. Cette usine doit faire face à une commande de 15000 colliers de perles.
Chaque collier doit être identique et être constitué de 10 perles
rouges R et de 6 perles bleues B. Le stock de l'usine est de 10 000
sachets de perles rouges (chaque sachet contient 5 perles), 27 000
sachets de perles bleues (2 perles par sachet).
. Un sachet de 5 perles rouges sera noté R5 ; etc...
1) Ecrire l'équation modélisant la fabrication des colliers en tenant
compte du fait que les perles du stock sont en sachet.
2) Compléter le tableau d'évolution ci-dessous (ou tableau d'avancement)
et déterminer le nombre de colliers que l'usine peut fabriquer à
l'aide de ses stocks ainsi que l'état des stocks après fabrication.
|équation-bilan | |
|Etat |x = 0 | |
|initial | | |
|en cours|x | |
|Etat |x = | |
|final |xmax | |
. L'usine a fabriqué 10 000 colliers R4B10N (N perle noire) et 15 000
colliers R2B6. Ces colliers ne conviennent plus au commanditaire. Il
décide d'en modifier les formules et veut des colliers R5B11N2 et
R5B15.
3) Ecrire l'équation modélisant la transformation des colliers.
4) Compléter le tableau d'évolution de la transformation ci-dessous puis
faire un bilan final.
|équation-bilan | |
|Etat |x = 0 | |
|initial | | |
|en cours|x | |
|Etat |x = | |
|final |xmax | |
Effervescence de la craie . L'action de l'acide éthanoïque de formule C2H4O2 sur la craie produit
du dioxyde de carbone CO2, des ions éthanoate C2H3O2-, des ions calcium
Ca2+ et de l'eau H2O.
1) Sachant que la craie est constituée de l'espèce chimique carbonate de
calcium CaCO3, faire la liste des réactifs et des produits de la
réaction, puis représenter cette transformation par une équation
bilan.
5) Dans l'état initial, il y a 1,4 g de craie et n0 moles d'acide
éthanoïque. On considère que la craie est le réactif limitant.
a) Compléter le tableau d'avancement de la réaction chimique ci-dessous.
Déterminer l'avancement maximal de la réaction chimique. Déterminer
l'état final.
|équation-bilan | |
|Etat |x = 0 | |
|initial | | |
|en cours|x | |
|Etat |x = | |
|final |xmax | |
b) Quelle masse d'eau a été produite en fin de réaction ?
c) Quel volume de gaz s'est dégagé lors de l'effervescence. Donnée : VM
= 24 L.mol-1 Action des ions argent sur le cuivre . Lorsqu'on introduit une lame de cuivre dans une solution de nitrate
d'argent, on observe la formation d'ions cuivre II tandis qu'un dépôt
d'argent apparaît sur le cuivre. On introduit 0,127 g de cuivre dans 20
mL de nitrate d'argent à 0,15 mol.L-1.
1) L'avancement x est la quantité (en mmol) de cuivre ayant réagi.
Compléter le tableau d'évolution.
|équation-bilan | |
|Etat |x = 0 | |
|initial | | |
|en cours|x | |
|Etat |x = | |
|final |xmax | | 6) Tracer les droites représentant l'évolution des quantités des
réactifs et des produits en fonction de x.
7) Utiliser le graphe pour trouver le réactif limitant.
8) Déterminer quel sera l'état final du système. Quelles sont la masse
du dépôt d'argent et la concentration finale des ions cuivre II ? Attaque d'un métal par un acide . Le fer est attaqué par les acides. Lorsque l'on place un clou en fer de
1,5 g dans 50 mL d'une solution acide (ions H+ à 2,0 mol.L-1), on
observe un dégagement gazeux de dihydrogène (H2) et la formation d'ions
fer II (Fe2+).
1) Compléter le tableau d'avancement ci-dessous. Indiquer l'avancement
maximal.
|équation-bilan | |
|Etat |x = 0 | |
|initial | | |
|en cours|x | |
|Etat |x = | |
|final |xmax | |
9) Le clou a-t-il été entièrement détruit ?
10) Indiquer avec précision les quantités de matières présentent dans la
solution lorsque la réaction est terminée.
11) Quel est le volume de dihydrogène dégagé par cette réaction ? On
prendra un volume molaire pour les gaz de 24 L.mol-1.
12) Quelle est la concentration en ions fer II et en ions H+ lorsque la
réaction est terminée ? Explosion de la dynamite . Alfred Nobel a été l'inventeur de la dynamite. L'espèce chimique
explosive (solide) de formule C3H5O9N3 se transforme chimiquement en
diazote N2, en dioxyde de carbone CO2, en dioxygène O2 et en eau. La
réaction est initiée par un détonateur.
1) Ecrire l'équation bilan de la réaction (Tous les produits formés sont
à l'état gazeux).
13) On fait réagir 500 g d'espèce chimique explosive. Calculer la
quantité de dynamite utilisée.
14) Calculer la quantité de matière en gaz produit par l'explosion.
15) Ce pain de dynamite est utilisé pour détruire un rocher lors de la
construction d'un barrage. Pour cela on creuse un trou dans ce
rocher. On introduit la dynamite et l'on colmate le trou. A partir de
la loi des gaz parfaits, calculer la pression P du gaz produit par la
réaction dans une cavité de volume V = 500 cm3. On considèrera que la
température y est alors de 3000 K. Commenter le résultat obtenu. Synthèse d'un arôme . Dans l'industrie alimentaire, on cherche à synthétiser des arômes
alimentaires. L'arôme alimentaire à odeur et à saveur de banane est
l'éthanoate de 3-méthylbutyle de formule C7H14O2. Pour le synthétiser
au laboratoire, on fait réagir 30 mL de 3-méthylbutan-1-ol de formule
C5H12O avec 20 mL d'acide éthanoïque « glacial » de formule C2H4O2.
1) Ecrire l'équation bilan de la transformation. Réactifs et produit
sont à l'état liquide. Il y a formation d'eau.
2) Calculer la masse de chacun des réactifs sachant que la masse
volumique du 3-méthylbutan-1-ol est
µ = 0,81 g/mL et que celle de l'acide éthanoïque est µ' = 1,03 g/mL.
En déduire les quantités de matière initiales.
3) A l'aide d'un tableau d'avancement, identifier le réactif limitant de
cette synthèse. Quelle quantité d'arôme de banane a-t-on pu
produire ?
|équation-bilan | |
|Etat |x = 0 | |
|initial | | |
|en cours|x | |
|Etat |x = | |
|final |xmax | |
4) En ne modifiant que le volume d'acide éthanoïque, comment pourrait-on
minimiser les pertes. Une réponse quantitative est attendue.