✔ MOD : Modéliser une transformation

On plonge un morceau de cuivre solide dans un bécher contenant une solution incolore contenant des ions argent notés \text{Ag}^+. Quelques instants après, on ajoute une solution d'hydroxyde de sodium dans la solution finale, et on constate l'apparition d'un précipité bleu.

1. D'après l'observation des photos et l'énoncé, analyser les produits formés lors de cette réaction.

2. Écrire l'équation de la réaction chimique ayant eu lieu dans le bécher.

1. Sachant que les nombres stœchiométriques sont tous égaux à un sauf celui du réactif, la formule du bicarbonate de sodium est :

a. \text{Na}_2\text{H}_2\text{C}_2\text{O}_6.

b. \text{Na}_2\text{H}\text{CO}_6.

c. \text{NaHCO}_3.

2. Quel produit permet de faire gonfler une préparation culinaire ?

a. L'eau.

b. Le dioxyde de carbone.

c. Le carbonate de sodium.

✔ MOD : Modéliser une transformation

Fréquemment utilisée en Sciences de la vie et de la Terre, l'eau de chaux permet de vérifier la présence de dioxyde de carbone dans une solution.
Elle est préparée à partir de calcaire de formule \text{CaCO}_{3} qui est chauffé pour se décomposer en dioxyde de carbone et en oxyde de calcium de formule \text{CaO}. Ce dernier, aussi appelé chaux vive, est hydraté pour produire de la chaux éteinte de formule \text{Ca}(\text{OH})_{2}. On obtient alors de l'eau de chaux en diluant ce produit légèrement.

1. Écrire les deux équations de réaction permettant de transformer le calcaire en chaux éteinte.

Si on souffle à l'aide d'une paille dans une solution d'eau de chaux, elle va se troubler : un précipité s'est formé par réaction avec le dioxyde de carbone expiré.

2. Sachant que cette réaction produit aussi de l'eau, et que tous les nombres stœchiométriques sont égaux à 1, trouver la formule du précipité formé.

On imbibe un morceau de tissu avec de l'éthanol de formule \text{C}_2\text{H}_6\text{O}. Après avoir enflammé le tissu dans un flacon, on constate qu'il y a de la vapeur d'eau sur les parois du flacon, et l'eau de chaux que l'on insère dans le flacon se trouble. Le tissu est seulement un support pour réaliser la réaction, il n'y participe pas.

1. Toutes les espèces chimiques présentes dans l'air participent-elles à la combustion ?

2. Décrire le système à l'état initial et à l'état final.

3. En déduire l'équation de la réaction ayant eu lieu.

4. Les réactifs ont une masse de 100 g à l'instant initial et 38 mL d'eau se sont formés. Quelle masse du deuxième produit a été formée ?

Masse volumique de l'eau : \rho_{eau} = 1\:000 kg·m^‑3.

1. Connaître la composition de l'air et les réactifs utiles à la combustion.
2. Lister les réactifs et les produits.
3. Écrire correctement l'équation de réaction et les nombres stœchiométriques.
4. Utiliser la conservation de la masse.
4. Utiliser la masse volumique pour trouver la masse d'eau formée.

✔ MOD : Utiliser le modèle de l'énergie

L'eau oxygénée ou peroxyde d'hydrogène est très utilisée pour ses propriétés oxydantes. Agent de blanchiment ou antiseptique, le peroxyde d'hydrogène \text{H}_2\text{O}_2 peut se décomposer en deux produits très courants selon une réaction vive mais non toxique produisant de la chaleur. La poussière peut entraîner cette vive dismutation. Ainsi, le peroxyde d'hydrogène est souvent vendue sous l'appellation eau oxygénée stabilisée car des agents permettant d'éviter la dégradation de la molécule ont été ajoutés.

1. D'après le nom commercial du peroxyde d'hydrogène, quels sont les deux produits formés par décomposition de cette molécule ?

2. Écrire l'équation de la réaction, appelée réaction de dismutation.

3. Comment peut-on qualifier cette transformation d'un point de vue énergétique ?

✔ MOD : Modéliser une transformation

La conduite sous l'emprise de l'alcool est dangereuse car elle modifie la perception et l'attention du conducteur. L'éthylotest est utilisé par les forces de l'ordre pour vérifier le taux d'alcool dans le sang.
Un solide orange contenant des ions dichromate \text{Cr}_2\text{O}^{2-}_7 acidifiés par des ions \text{H}^+ est placé dans la barrette. Si la personne a absorbé de l'alcool, de l'éthanol \text{C}_2\text{H}_6\text{O} passe dans la barrette quand elle souffle dedans. Cela produit des ions chrome (III) \text{Cr}^{3+} de couleur verte, ainsi que de l'eau et de l'acide acétique \text{C}_2\text{H}_4\text{O}_2. Toutes les espèces étant piégées dans un gel de silice, on ne tient pas compte des états physiques pour l'écriture de l'équation de la réaction.

1. Compléter l'équation de la réaction ayant lieu dans la barrette lorsque la personne qui a consommé de l'alcool souffle dans le ballon. Penser à la conservation des éléments mais aussi à celle de la charge.

2. L'éthanol soufflé par la personne doit-il être le réactif limitant ou le réactif en excès de la transformation ?

✔ MOD : Modéliser une transformation chimique

Le fer sous forme métallique ne résiste pas à l'attaque des acides s'il n'est pas au préalable recouvert d'une couche de protection.

L'acide chlorhydrique de formule (\text{H}^+ ; \text{Cl}^-) est ajouté sur du fer solide \text{Fe.} Il se produit un dégagement gazeux ainsi que des ions fer (II) \text{Fe}^{2+}. Les ions chlorure \text{Cl}^- sont toujours présents en solution à la fin de la réaction.

1. Identifier le gaz formé.

2. Proposer un protocole pour l'identifier.

3. Écrire l'équation de la réaction chimique ayant lieu.

4. Les ions chlorure jouent-ils un rôle dans cette transformation chimique ? Quel nom leur donne-t-on ?

Proposer une justification pour chaque erreur relevée par le correcteur.

1. Ajuster les équations suivantes.
a. \text{CO}(g) + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2 (g).

b. \text{I}_2 \text{(g)} + \text{SO}^{2-}_{4} \text{(aq)} \rightarrow \text{I}^- \text{(aq)} + \text{S}_2\text{O}^{2-}_8 \text{(aq)}.

c. \text{CH}_4 \text{(g)} + \text{O}_2 \text{(g)} \rightarrow \text{CO}_2 \text{(g)} + \text{H}_2\text{O}\text{(l).}

d. \text{CO}\text{(g)} + \text{NO}\text{(g)} \rightarrow\text{CO}_2 \text{(g)} + \text{N}_2 \text{(g)}.

2. Ajuster les équations suivantes.
a. \text{CH}_3\text{OH(l)} + \text{O}_2 \text{(g)} \rightarrow \text{CO}_2 \text{(g)} + \text{H}_2\text{O(l)}.

b. \text{Al(s)} + \text{O}_2 \text{(g)} \rightarrow \text{Al}_2\text{O}_3 \text{(s)}.

c. \text{C}_6\text{H}_6 \text{(g) }+ \text{O}_2 \text{(g)} \rightarrow \text{CO}_2 (\text{g}) + \text{H}_2\text{O(l)}.

d. \text{Cu}^{2+}\text{(aq)} + \text{Al(s)} \rightarrow \text{Cu(s)} + \text{Al}^{3+}\text{(aq)}.

3. Ajuster les équations suivantes.
a. \text{C}_7\text{H}_8 \text{(g)} + \text{O}_2 (\text{g}) \rightarrow \text{CO}_2 \text{(g) }+ \text{H}_2\text{O(l)}.

b. \text{CO(g)} + \text{NO}_2 \text{(g) } \rightarrow \text{CO}_2 \text{(g)} + \text{N}_2 \text{(g)}.

c. \text{Fe}^{3+}\text{(aq)} + \text{I}^-\text{(aq)} \rightarrow \text{I}_2 \text{(g)} +\text{ Fe(s)}.

d. \text{NO}_{3}^{-}\text{(aq)} + \text{Fe}^{2+}\text{(aq)} + \text{H}^+(aq) \rightarrow \text{NO(g)} + \text{H}_2\text{O(l)} + \text{Fe}^{3+}\text{(aq)}.

La réaction entre une solution d'acide chlorhydrique (\text{H}_3\text{O}^+; \text{Cl}^-) et une solution basique d'hydroxyde de sodium (\text{Na}^+; \text{HO}^-) produit de l'eau.

1. Écrire l'équation de la transformation.

2. Identifier les deux espèces spectatrices.

On réalise trois transformations dans les proportions indiquées ci-dessous :


1 L de solution acide contient 36,5 g de (\text{H}_3\text{O}^+ ; \text{Cl}^-) et 1 L de solution basique contient 40 g de (\text{Na}^+; \text{HO}^-).
On ajoute quelques gouttes de bleu de bromothymol à chaque transformation. C'est un indicateur de la présence d'ions oxonium \text{H}_{3}\text{O}^+ : en sa présence, la solution apparaît jaune. En son absence, elle est bleue.

3. Pour le premier mélange, justifier le fait que la solution apparaisse jaune.

4. Quel est le réactif limitant pour le mélange 2 ? et 3 ?

Entre l'état initial et l'état final pour le mélange n° 2, on constate que la température a augmenté de 3 °C.

5. Cette réaction est-elle endothermique ou exothermique ?

6. Comment va varier cette augmentation pour le mélange n° 3 ?

1. Ajuster l'équation de la réaction de combustion de l'essence :
\ldots \mathrm{C}_{7} \mathrm{H}_{16}+\ldots \mathrm{O}_{2} \rightarrow \ldots \mathrm{CO}_{2}+\ldots \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}

2. Quelle masse de \text{CO}_2 est émise lors de la combustion complète d'un litre d'essence ?

Masse volumique de l'essence : \rho=0,75 \mathrm{~kg} \cdot \mathrm{L}^{-1}

Masse d'une mole d'essence : \mathrm{M}\left(\mathrm{C}_{7} \mathrm{H}_{16}\right)=100 \mathrm{~g} \cdot \mathrm{mol}^{-1}

Masse d'une mole de \text{CO}_2 : \mathrm{M}\left(\mathrm{CO}_{2}\right)=44,0 \mathrm{~g} \cdot \mathrm{mol}^{-1}

Un laboratoire souhaite déterminer avec précision la concentration d'une solution de permanganate de potassium (qui contient des ions \text{K}^+ et \text{MnO}_4^-), utilisée en médecine comme désinfectant. Pour cela, il fait réagir les ions \text{MnO}_4^- d'un prélèvement de la solution avec de l'acide oxalique (\text{C}_2\text{H}_2\text{O}_4) et mesure la quantité d'acide oxalique nécessaire pour que tous les ions \text{MnO}_4^- réagissent. Il se passe la transformation suivante :
5 \mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{4}+2 \mathrm{MnO}_{4}^{-}+6 \mathrm{H}^{+} \rightarrow \ldots \mathrm{CO}_{2}+\ldots \mathrm{Mn}^{2+}+\ldots \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}
L'ion \text{MnO}_4^-, de couleur violette, est la seule espèce colorée présente ici.

1. Comment s'appelle l'ion \text{K}^+ ?

2. a. Si on ajoute trop peu d'acide oxalique, quel réactif sera le réactif limitant ?

b. De quelle couleur sera la solution après la transformation ?

3. a. Si on ajoute beaucoup d'acide oxalique, quel réactif sera le réactif limitant ?

b. De quelle couleur sera la solution après la transformation ?

4. Recopier et ajuster l'équation de la réaction.

5. On constate (grâce au changement de couleur), que pour faire réagir tous les ions \text{MnO}_4^-, il faut ajouter 15 mmol d'acide oxalique. Quelle quantité de matière de \text{MnO}_4^- contient le prélèvement ?