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Comprendre les attendus
Nombre d'hydratation
✔ RAI/ANA : Construire un raisonnement ✔ COM : Rédiger correctement une résolution d'exercice
Le phosphate de cobalt (II) se trouve sous forme d'un solide hydraté, dont la formule est Co3(PO4)2, xH2O(s). Suivant la valeur de x, le phosphate de cobalt présente une couleur variant du rose au violet foncé. On cherche à déterminer x pour le pigment violet.
Pour cela, on dissout m=2,52 g de phosphate de cobalt hydraté dans 1000 mL de solution, puis on mesure la conductivité σ=438 mS·m-1.
1. Déterminer la concentration en quantité de matière c en soluté apporté.
2. Calculer la masse m′ de phosphate de cobalt Co3(PO4)2 présent dans la solution.
3. En déduire la valeur de x.
Données
Conductivités molaires ioniques à 25 °C, tenant compte du
nombre de charges> :λ(PO43−)=27,84 mS·m2·mol-1 et λ(Co2+)=11,0 mS·m2·mol-1
On dispose d'une solution S1 de chlorure de nickel (Ni2+(aq);2Cl−(aq)) de concentration c1 en soluté apporté. On souhaite déterminer cette concentration de trois manières différentes :
en mesurant la conductivité de la solution : on trouve σ=7,556 mS·cm-1 ;
en mesurant l'absorbance de la solution : on obtient A=0,663 à λ=720 nm ;
en faisant réagir V=10,0 mL de la solution avec V=10,0 mL d'hydroxyde de sodium NaOH(aq) de concentration c2=0,100 mol·L-1, il se forme de l'hydroxyde de nickel Ni(OH)2(s) insoluble. On mesure alors la conductivité de la solution σf=8,784 mS·cm-1.
1. Montrer, grâce au spectre fourni, que le chlorure de nickel en solution apparaît vert.
2. Déterminer la concentration en quantité de matière c1 obtenue par la première méthode.
3. Déterminer la concentration en quantité de matière c1 obtenue par la seconde méthode.
4. Écrire l'équation de la réaction de précipitation entre les ions nickel Ni2+(aq) et les ions hydroxyde HO−(aq). On fera apparaître, dans ce cas précis, les ions spectateurs, présents en solution.
5. Établir l'expression de la conductivité σf en fonction des concentrations c1 et c2 et des conductivités molaires ioniques des ions présents à l'état final.
6. En déduire la valeur de la concentration c1.
Doc.
Spectre d'absorption de chlorure de nickel
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Crédits : lelivrescolaire.fr
Données
Conductivités molaires ioniques à 25 °C, tenant compte du nombre de charges : λ(Cl−)=7,6 mS·m2·mol-1, λ(Ni2+)=9,9 mS·m2·mol-1 , λ(HO−)=19,8 mS·m2·mol-1 et λ(Na+)=5,0 mS·m2·mol-1
Coefficient d'absorption molaire des ions nickel Ni2+(aq) à 720 nm :ε=22,1 L·mol-1·cm-1
Longueur de la cuve de spectrophotométrie :l=1,0 cm
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Suivi de l'hydrolyse d'un ester
✔ APP : Faire des prévisions à l'aide d'un modèle ✔ COM : Rédiger correctement une résolution d'exercice
D'après le sujet Bac zéro, 2002.
On étudie la réaction d'hydrolyse de l'éthanoate d'éthyle, dont l'équation s'écrit : C4H8O2(aq)+HO−(aq)→CH3COO−(aq)+CH3CH2OH(aq)
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1. Nommer la famille de l'éthanoate d'éthyle.
2. Sur le spectre IR, identifier deux bandes caractéristiques.
On fait réagir une quantité ni d'hydroxyde de sodium (Na+(aq);HO−(aq)) avec un large excès d'éthanoate d'éthyle. La conductance du mélange réactionnel est mesurée régulièrement et reportée ci-dessous :
Temps t (s)
0
30
60
90
120
150
t infini
Conductance G (mS)
46,2
18,6
12,4
12,3
11,5
10,8
10,7
3. On constate que la conductance diminue au cours de la réaction. Justifier cette évolution.
4. On appelle constante de cellule le coefficient k tel que G=k⋅σ. Donner l'expression de la conductance initiale G0 en fonction de k, ni, des conductivités molaires ioniques et de VT, volume total du mélange. Trouver sa valeur dans le tableau.
5. Déterminer de même l'expression de la conductance finale Gf. Relever sa valeur.
6. En utilisant les questions précédentes, montrer que l'avancement x de la réaction peut s'exprimer :
x=ni⋅Gf−G0G−G0
7. On considère que la réaction est terminée lorsque nix dépasse 99,5 %. Vérifier que l'hydrolyse est terminée au bout de 150 s.
Données
Conductivités molaires ioniques à 25 °C :λ(HO−)=19,8 mS·m2·mol-1 et λ(CH3COO−)=4,1 mS·m2·mol-1
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L'objectif de l'exercice est de déterminer le nombre de gélules de guarana pouvant être consommées quotidiennement sans risque. Pour déterminer la quantité de caféine présente dans une gélule, on réalise les expériences suivantes :
préparation d'une solution aqueuse S0 de caféine de concentration c0=2,50 mmol·L-1 ;
préparation de six solutions filles à partir de la solution S0 et mesure de leur absorbanc ;
dissolution d'une gélule de guarana dans 500,0 mL d'eau distillée, dilution d'un facteur 10 de cette solution et mesure de l'absorbance de la solution diluée notée S : A=0,524.
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Solution
S1
S2
S3
S4
S5
S6
Concentration (× 10-2 mmol·L-1)
2,5
5,00
7,50
10,0
12,5
15,0
Absorbance
0,230
0,452
0,677
0,880
1,112
1,325
1. Préciser la longueur d'onde de travail.
2. Déterminer le nombre de gélules qu'un adolescent peut ingérer quotidiennement sans aucun risque sur sa santé.
Doc. 1
Dose journalière
Pour les adolescents, la dose journalière de caféine ingérable sans risque pour la santé est fixée à 3 mg par kilogramme de masse corporelle.
Doc. 2
pectre UV-visible de la caféine
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Données
Masse molaire de la caféine : M=194,2 g·mol-1
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