Exercice 3 : CHIMIE GÉNÉRALE / 4 Points
3 1- Cinétique chimique / 2 pts
Dans une solution d'acide chlorhydrique de concentration C = 0,10 moL/L, on ajoute en excès de la poudre de magnésium Mg. Il se produit dans ce mélange la réaction chimique d'équation bilan suivante :
\(Mg + 2{H_3}{O^ + }\)\( \to M{g^{2 + }} + {H_2}\)\( + 2{H_2}O\)
Pour suivre l'évolution de la réaction, on mesure le pH de la solution en fonction du temps.
3 1 1- Montrer que la concentration molaire des ions magnésium formés à chaque instant est :
\([M{g^{2 + }}](t) = \frac{1}{2}(C - {10^{ - PH}})\). (0,5pt)
3 1 2- Calculer la vitesse volumique v12 de formation des ions magnésium entre t1=3 min et t2 =7 min sachant que pH1 =1,6 et pH2 = 2,4. (0,5pt)
3 1 3- On donne la courbe de formation des ions magnésium suivant
3 1 3 1- Définir : temps de demi réaction notée \({t_{\frac{1}{2}}}\); (0,25pt)
3.1 3 2- Déterminer le temps de demi-réaction \({t_{\frac{1}{2}}}\) de cette réaction. (0,25pt)
3 1 3 3- À une date t’ donnée, la vitesse de formation des ions magnésium est v'=5,8.10-3moL/L.min. En déduire la vitesse volumique de disparition des ions H3O+.(0,5pt)
3 2- Niveaux d'énergie atomique / 2 pts
3 2 1 Comparer, aspect et en longueur d'onde, le spectre d’émission d’un atome et son spectre d’absorption. (0,5pt)
3.2.2 Application : Le Spectre d'émission d'un atome \({}_ZX\) a un fond obscur et présente deux raies brillantes aux longueurs \(\lambda \) et \(\lambda '\),‘ Décrire le spectre d'absorption de cet atome. (0,5pt) –
3 2 3- On donne ci-dessus le diagramme énergétique de cet atome (schéma pas à l'échelle).
3 2 3 1- Définir une transition électronique. (0,25pt)
3 2 3 2- De l'état fondamental, quand cet atome absorbe un photon de longueur d'onde \(\lambda = 672nm\), il passe au niveau d'énergie 2 d'énergie E2.
Calculer, en eV, la valeur de E2. (0,5pt)
3. 2 3 3- L'énergie du niveau n de l'atome d'hydrogène est donnée par la formule
\({E_n} = - \frac{{13,6}}{{{n^2}}}(eV)\)
\({}_ZX\) peut-il être l'atome d'hydrogène? justifier la réponse. (0,25pt)
Données : h (constante de Planck) = 6,63.10-34 J.s ; c = 3,0x108 m/s ; 1 eV= 1,6x10-19J.
Exercice 4 : EXPÉRIENCE DE CHIMIE / 4 POINTS
Détermination du degré d de pureté d'un échantillon de « bicarbonate de soude» officinal. Le « bicarbonate de soude» officinal, utilisé en cas d'acidité excessive de l'estomac, est l’hydrogénocarbonate de sodium de formule NaHCO3. Par définition \(d = \frac{m}{{100}}\) , m étant la masse, en gramme, de NaHCO3 pur contenue dans 100g d'échantillon officinal. On introduit 0,8g de « bicarbonate de soude» officinal dans une fiole jaugée de 100mL et on complète jusqu'au trait de jauge avec de l'eau distillée. On prélève ensuite un volume Vb=20 mL de .cette solution et on suit avec un pH-mètre l'évolution du pH lors de l'addition progressive d'une solution d'acide chlorhydrique de concentration Ca = 0,10 mol/L, La réaction de dosage a pour équation bilan suivante:
\(HCO_3^ - + {H_3}{O^ + }\) \( \to C{O_2} + 2{H_2}O\)
On trace ensuite la courbe de variation du pH en fonction du volume Va de solution d'acide chlorhydrique versé, Va. en mL,
4 1- Faire un schéma annoté du dispositif expérimental. (1pt)
4 2- Déterminer graphiquement :
4.2.1- les coordonnées du point équivalent E, à savoir VaE et pHE; (0,5pt)
4.2.2- si \(HCO_3^ - \) est une base faible ou forte, en précisant deux arguments justiflcatifs;(0,75pt)
4.2.3- le pKa du couple \(HCO_3^ - /C{O_2}\). (0,5pt)
4 3- Calculer le nombre de mole d’hydrogénocarbonate de sodium pur contenu dans l'échantillon de masse 0,8 g. (0,75pt)
En déduire d le degré de pureté du « bicarbonate de soude» officinal. (0,5pt)
On donne M(g/mol) : C: 12 ; O: 16; H: 1; Na: 23
