Chapitre 4
Problèmes à résoudre
Réactions d'oxydoréduction
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30Éthylotest
✔ RAI/ANA : Construire un raisonnement, communiquer sur les
étapes/Chemin de résolution
Les éthylotests à usage unique sont basés sur une réaction d'oxydoréduction. Ils contiennent du dichromate de potassium \left(2\,\mathrm{K}^{+}(\mathrm{aq})\:;\:\mathrm{Cr}_{2} \mathrm{O}_{7}^{2-}(\mathrm{aq})\right) qui réagit avec l'éthanol \mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{6} \mathrm{O}(\mathrm{aq}) en présence d'acide. On obtient de l'éthanal \mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{4} \mathrm{O}(\mathrm{aq}) et des ions chrome (III) : \mathrm{Cr}^{3+}(\mathrm{aq}).
Le ballon que l'on doit gonfler a un volume de 1 L. Le test est positif si le changement de couleur est observé sur la moitié du tube ou plus.
À l'aide des documents, déterminer la masse de dichromate de potassium minimale pour détecter une alcoolémie trop importante pour un permis probatoire français.
Doc. 1
Définition de l'alcoolémie
L'alcoolémie est la concentration d'éthanol dans le sang, elle s'exprime en \dfrac{g_{\text {\,éthanol }}}{L_{\text {sang }}}.
Son estimation à partir d'une mesure sur l'air expiré est fondée sur la loi de Henry selon laquelle la pression partielle P_{i} d'une substance volatile, qui traduit sa concentration dans l'air au-dessus d'un liquide, est proportionnelle à sa fraction molaire x_i dans le liquide qui la contient : P_{i} = x_{i}\:· H_{i}, où H_{i} est la constante de Henry qui est spécifique de la substance considérée.
Ainsi, l'alcoolémie est exactement proportionnelle à la concentration d'éthanol dans l'air expiré.
Son estimation à partir d'une mesure sur l'air expiré est fondée sur la loi de Henry selon laquelle la pression partielle P_{i} d'une substance volatile, qui traduit sa concentration dans l'air au-dessus d'un liquide, est proportionnelle à sa fraction molaire x_i dans le liquide qui la contient : P_{i} = x_{i}\:· H_{i}, où H_{i} est la constante de Henry qui est spécifique de la substance considérée.
Ainsi, l'alcoolémie est exactement proportionnelle à la concentration d'éthanol dans l'air expiré.
Doc. 2
L'alcool expiréOn sait que la masse d'éthanol contenue dans un litre de sang est deux mille fois supérieure à celle contenue dans un litre d'air expiré.
Doc. 3
Le couple redox en jeu
Dichromate de potassium \mathrm{K}_{2} \mathrm{Cr}_{2} \mathrm{O}_{7}(\mathrm{s}) /Oxyde de chrome (III) \mathrm{Cr}_{2} \mathrm{O}_{3}(\mathrm{s}).
Doc. 4
Éthylotest à usage unique
Doc. 5
Le taux d'alcool autoriséDésormais, le taux d'alcool autorisé est 0,2 g·L-1 dans le sang pour tous les permis probatoires. La réglementation s'applique à tous les jeunes conducteurs pendant :
- 3 ans après l'obtention du permis, la perte de 12 points ou l'annulation de son permis ;
- 2 ans si le permis a été obtenu dans le cadre de la conduite accompagnée ;
- 0,2 g·L-1, c'est zéro verre d'alcool car dès le 1er verre, ce seuil peut être dépassé.
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31Les acides attaquent-ils tous les métaux ?
✔ APP : Formuler le résultat attendu (hypothèse, etc.)
L'acide chlorhydrique \left(\mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq})\:;\:\mathrm{Cl}^{-}(\mathrm{aq})\right) attaque le fer \mathrm{Fe}(\mathrm{s}) et l'aluminium \mathrm{Al}(\mathrm{s}) pour donner des solutions de chlorure de fer (II) \left(\mathrm{Fe}^{2+}(\mathrm{aq})\:;\:2\:\mathrm{Cl}^{-}(\mathrm{aq})\right) et de chlorure
d'aluminium \left(\mathrm{Al}^{3+}(\mathrm{aq})\:;\: 3\: \mathrm{Cl}^{-}(\mathrm{aq})\right), accompagnées dans les deux cas d'un dégagement de dihydrogène.
1. Écrire les demi-équations électroniques des
couples \mathrm{Al}^{3+}(\mathrm{aq}) / \mathrm{Al}(\mathrm{s}), \mathrm{Fe}^{2+}(\mathrm{aq}) / \mathrm{Fe}(\mathrm{s}), \mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq}) / \mathrm{H}_{2}(\mathrm{g}).
2. Écrire les équations bilans de la réaction entre ces deux métaux et l'acide chlorhydrique.
Le cuivre \mathrm{Cu}(\mathrm{s}), plongé dans une solution d'acide chlorhydrique, reste intact. Mais, avec l'acide nitrique \left(\mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq})\:;\: \mathrm{NO}_{3}^{-}(\mathrm{aq})\right), le cuivre disparaît, la solution devient bleue et un dégagement de monoxyde d'azote \mathrm{NO}(\mathrm{g}) apparaît.
2. Écrire les équations bilans de la réaction entre ces deux métaux et l'acide chlorhydrique.
Le cuivre \mathrm{Cu}(\mathrm{s}), plongé dans une solution d'acide chlorhydrique, reste intact. Mais, avec l'acide nitrique \left(\mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq})\:;\: \mathrm{NO}_{3}^{-}(\mathrm{aq})\right), le cuivre disparaît, la solution devient bleue et un dégagement de monoxyde d'azote \mathrm{NO}(\mathrm{g}) apparaît.
3. Écrire les demi-équations des couples \mathrm{Cu}^{2+}(\mathrm{aq}) /\mathrm{Cu}(\mathrm{s}) et \mathrm{NO}_{3}^{-}(\mathrm{aq}) / \mathrm{NO}(\mathrm{g}).
4. Écrire l'équation bilan de la transformation chimique entre le cuivre et l'acide nitrique.
4. Écrire l'équation bilan de la transformation chimique entre le cuivre et l'acide nitrique.
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