Évolution d'un système chimique

✔ RAI/ANA : Construire un chemin de résolution

L'acide acétique de formule brute \text{C}_2\text{H}_4\text{O}_2 est le principal élément chimique responsable de l'acidité d'un vinaigre. La réaction de cet acide avec l'eau conduit à deux produits, l'ion acétate \text{C}_2\text{H}_3\text{O}^-_2 et l'ion oxonium \text{H}_3\text{O}^+. On introduit une masse de 3,8 \times 10^-1 g d'acide acétique glacial (pur à 96 %) dans 1 L d'eau. La mesure du pH avec une sonde pH-métrique indique une valeur de 3,5.

La réaction de cet acide avec l'eau est-elle totale ? Justifier en dressant un tableau d'avancement de la réaction.

✔ RAI/MOD : Modéliser une transformation

En 2011, le CEA met au point un nouveau procédé pour la valorisation du \text{CO}_{2}. Il s'agit de produire des formamides, jusqu'ici issus de dérivés du pétrole.


1. En quoi la synthèse proposée dans le doc. 2 répond-elle aux contraintes de la chimie verte ?

2. Quels intérêts peut-il y avoir à valoriser ainsi le \text{CO}_2 ?

3. On étudie le cas de la formation d'un formamide particulier, le \text{N}{,}\text{N}-diéthylformamide de formule \text{HCO}\text{\textendash} \text{N}(\text{C}_{2} \text{H}_{5})_{2}. Donner la formule de l'amine permettant sa formation.

4. Quelles masses d'amine et de \text{CO}_2 seront nécessaires à la production de 750 kg de formamide ?

M(\mathrm{H})= 1,0 g·mol^-1 ;

M(\mathrm{C})= 12,0 g·mol^-1 ;

M(\mathrm{N})= 14,0 g·mol^-1 ;

M(\mathrm{O})= 16,0 g·mol^-1.

✔ VAL : Analyser un résultat numérique

En 1775, Lavoisier a mis en évidence que l'air était un mélange de gaz et qu'il contenait du dioxygène (air dit « respirable »). Il a fait bouillir 122 g de mercure Hg dans une cornue reliée à une cloche contenant 0,80 L d'air (doc 1). Douze jours plus tard, le mercure se recouvre d'une couche rouge (c'est de l'oxyde de mercure de formule HgO, il en a obtenu 2,38 g) et le volume d'air a diminué de 0,14 L.

1. On sait aujourd'hui que le dioxygène compose 21 % de l'air que nous respirons. Comparer avec les résultats de l'expérience de Lavoisier.

2. À partir des documents fournis et en menant un raisonnement adapté, déterminer par le calcul la masse d'oxyde de mercure attendue.

3. Comparer avec la valeur obtenue par Lavoisier.

Masse volumique du dioxygène : 1{,}3 kg·m^-3

M\text{(Hg)} = 200{,}6 g·mol^-1

M\text{(O)} = 16{,}0 g·mol^-1

✔ RAI/MOD : Modéliser une transformation

À la lueur d'une flamme, la bougie semble disparaître. Mais qu'en est-il vraiment ? L'acide stéarique est le principal constituant de la cire qui brûle selon :

\text{C}_{18}\text{H}_{36}\text{O}_2\text{(g)}+26\,\text{O}_2\text{(g)}\rightarrow 18\,\text{CO}_2\text{(g)}+18\,\text{H}_2\text{O(g)}

1. Quel est selon vous le réactif limitant ? Justifier.

2. Quel volume de dioxygène est nécessaire à la combustion d'une bougie de 50 g ?

3. La cire disparaît-elle comme par magie ? Expliquer.

\rho_{dioxygène} = 1{,}3 kg·m^-3