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24
Autour du diiode

APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

Le diiode est un composé moléculaire de formule I2\text{I}_2, solide à la température ambiante (20 °C).

Organisation des molécules de diiode à l’état solide
Organisation des molécules de diiode à l’état solide.

1. Quelles sont les interactions à l’origine de la cohésion du diiode solide ?


2. Expliquer pourquoi la solubilité du diiode dans l’eau (s=s = 330 mg·L-1) est beaucoup plus faible que celle dans le cyclohexane (s=s = 21,2 g·L-1).


3. Quelle masse maximale de diiode peut-on introduire dans 50 mL d’eau et dans 50 mL de cyclohexane ?


Détails du barème
TOTAL /6 pts

1 pt
1. Justifier la nature polaire/apolaire de la molécule de diiode.
1 pt
1. Justifier la nature des interactions entre les molécules de diiode pour expliquer la cohésion du solide.
1 pt
2. Justifier la nature polaire/apolaire des molécules de solvant (eau/cyclohexane).
2 pts
2. Expliquer la nature des interactions microscopiques entre les molécules de diiode et l’eau, et entre les molécules de diiode et le cyclohexane.
1 pt
3. Calculer correctement la masse maximale en utilisant la définition de la solubilité.
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21
Anhydre ou pentahydraté

RAI/MOD : La quantité de matière

Léna et Enzo doivent préparer 50,0 mL d’une solution de sulfate de cuivre (II) dont la concentration en ions cuivre (II) doit être [Cu2+][\text{Cu}^{2+}] = 0,100 mol·L-1. Ils disposent au laboratoire d’un flacon de sulfate de cuivre (II) anhydre blanc (CuSO4\text{CuSO}^{4}) et d’un flacon de sulfate de cuivre (II) pentahydraté bleu (CuSO4(\text{CuSO}^{4} ; 5H2O).5\,\text{H}_{2}\text{O}).

1. Écrire l’équation de la dissolution du sulfate de cuivre (II) dans l’eau.


2. Calculer la masse de sulfate de cuivre (II) pentahydraté qu’il faut utiliser pour réaliser cette solution.


3. Ils réalisent la solution mais se trompent sur le soluté à utiliser : ils utilisent le sulfate de cuivre (II) anhydre solide. Calculer la concentration en soluté en mol·L-1 de la solution qu’ils ont fabriquée.


4. En déduire les concentrations des ions en solution.


Données
  • Ion sulfate SO42;\text{SO}^{2-}_{4} ;
  • Ion cuivre (II) Cu2+;\text{Cu}^{2+} ;
  • Masses molaires :
    M(Cu)M(\text{Cu}) = 63,6 g·mol-1 ;
    M(S)M(\text{S}) = 32,1 g·mol-1 ;
    M(O)M(\text{O}) = 16,0 g·mol-1 ;
    M(H)M(\text{H}) = 1,0 g·mol-1.
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27
Chlorure de fer (III)

RAI/MOD : La quantité de matière

La solution de chlorure de fer (III) est utilisée en usage pharmaceutique pour ses propriétés hémostatiques.
On prépare un volume V=V = 100,0 mL d’une solution aqueuse de chlorure de fer (III) en dissolvant une masse m=m = 8,1 g de chlorure de fer (III) de formule FeCl3\text{FeCl}^{3}.

1. Que signifie le terme hémostatique ?


2. Écrire l’équation de dissolution du solide ionique dans l’eau.


3. Décrire le protocole de préparation de la solution.


4. Calculer la concentration en soluté apporté (en g·L-1 puis en mol·L‑1).


5. Calculer la concentration des ions dans la solution.



Données
  • M(Cl)=M(\mathrm{Cl})= 35,5 g·mol-1 ;
  • M(Fe)=M(\mathrm{Fe})= 55,9 g·mol-1.
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29
Copie d'élève à commenter

Proposer une justification pour chaque erreur relevée par le correcteur.

1. L’équation de dissolutiondu chlorure d’argent en solution s’écrit : Ag+(aq)+Cl(aq)AgCl(s).\text{Ag}^{+} (\text{aq}) + \text{Cl}^{-} (\text{aq}) \rightarrow \text{AgCl} (\text{s}).

2. La cohésion de l’éthanol à l’état liquide est liée aux interactions entre molécules apolaireset aux ponts hydrogène.

3. Dans la solution de nitrate d’argent, la concentration des ions argent est le doublede celle des ions nitrate.

4. Le sel se dissout bien dans l’eau car il forme de nombreuses liaisons hydrogèneavec les molécules d’eau.

5. L’éthanol se dissout facilement dans l’eau car il se forme des ponts hydrogène entre l’atome d’hydrogènedu groupe OH-\text{OH} de l’éthanol et l’atome d’hydrogène de la molécule d’eau.

6. L’éthanol se dissout facilement dans l’eau car il se forme des ponts hydrogène entre l’atome est lipophilecar elle contient une zone hydrophile et une zone amphiphile.
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22
Le sulfate d’aluminium en QCM

APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

Amina doit préparer 50,0 mL d’une solution de sulfate d’aluminium de concentration en soluté c=c = 0,100 mol·L-1 pour faire bleuir ses hortensias.
Identifier la ou les bonnes réponses en justifiant le choix.

Hortensia
1. La formule du sulfate d’aluminium est :
a. AlSO4.\text{AlSO}_{4}.
b. Al(SO4)2.\text{Al(SO}_{4})_{2}.
c. Al2SO4.\text{Al}_{2}\text{SO}_{4}.
d. Al2(SO4)3.\text{Al}_{2}(\text{SO}_{4})_{3}.


2. Pour réaliser cette solution, il faut introduire une masse m de sulfate d’aluminium de :
a. 1,71 g.
b. 0,62 g.
c. 50 mg.


3. L’équation de dissolution s’écrit :
a. Al(SO4)2(s)Al+3(aq)+2SO42(aq).\mathrm{Al}(\mathrm{SO}_{4})_{2}(\mathrm{s}) \rightarrow \mathrm{Al}^{+3}(\mathrm{aq})+2\, \mathrm{SO}_{4}^{2-}(\mathrm{aq}).
b. Al2(SO4)3(s)2Al+3(aq)+3SO42(aq).\mathrm{Al}_{2}(\mathrm{SO}_{4})_{3}(\mathrm{s}) \rightarrow 2\, \mathrm{Al}^{+3}(\mathrm{aq})+3\, \mathrm{SO}_{4}^{2-}(\mathrm{aq}).
c. AlSO4(s)Al+3(aq)+SO42(aq).\mathrm{AlSO}_{4}(\mathrm{s}) \rightarrow \mathrm{Al}^{+3}(\mathrm{aq})+\mathrm{SO}_{4}^{2-}(\mathrm{aq}).


4. L’équation de dissolution s’écrit :
a. [Al3+]=[SO42]=[\mathrm{Al}^{3+}]=[\mathrm{SO}_{4}^{2-}]= 0,100 mol·L-1.
b. [Al3+]=[\mathrm{Al}^{3+}]= 0,100 mol·L-1 et [SO42]=[\mathrm{SO}_{4}^{2-}]= 0,300 mol·L-1.
c. [Al3+]=[\mathrm{Al}^{3+}]= 0,200 mol·L-1 et [SO42]=[\mathrm{SO}_{4}^{2-}]= 0,300 mol·L-1.


Données

Masses molaires :
  • M(Al)=M(\mathrm{Al})= 27,0 g·mol-1 ;
  • M(S)=M(\mathrm{S})= 32,1 g·mol-1 ;
  • M(O)=M(\mathrm{O})= 16,0 g·mol-1.
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26
Extraction du benzaldéhyde

RAI/ANA : Justifier un protocole

Le lait d’amande est une boisson au parfum d’amande, qui contient, entre autres, de l’eau et du benzaldéhyde. On souhaite extraire le benzaldéhyde de cette boisson par solvant.

Lait Amande
1. Quel solvant faut-il choisir ? Justifier.


2. Dessiner l’ampoule à décanter avant, puis après l’agitation, en indiquant la composition des phases.
Couleurs
Formes
Dessinez ici


Données

Espèce chimique Solubilité du benzaldéhyde Densité Miscibilité avec l’eau
Eau Faible 1,00 /
Éthanol Très soluble 0,789 Totale
Éther Très soluble 0,713 Partielle
Acétone Très soluble 0,784 Grande
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25
Extraire le diiode d’une solution aqueuse

RAI/ANA : Justifier un protocole

L’eau iodée, ou Lugol, est un mélange d’eau, d’iodure de potassium (K+(aq);I(aq))(\mathrm{K}^{+}(\mathrm{aq}) \,;\, \mathrm{I}^{-}(\mathrm{aq})) et de diiode I2\text{I}_{2} dissous, utilisée pour montrer la présence d’amidon.

1. Quel solvant faut-il choisir pour extraire le diiode de l’eau iodée ? Justifier le choix.


2. On mélange dans une ampoule à décanter 50 mL d’eau iodée avec 20 mL du solvant choisi. Dessiner l’ampoule à décanter avant l’agitation en précisant la composition des phases et en justifiant leurs positions.
Couleurs
Formes
Dessinez ici


3. Dessiner l’ampoule à décanter après agitation et décantation en précisant la composition des phases.
Couleurs
Formes
Dessinez ici


Données

Espèce chimique Solubilité du diiode Densité Miscibilité avec l’eau
Eau Faible 1,00 /
Cyclohexane Très bonne 0,779 Nulle
Éthanol Très bonne 0,789 Totale
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23
Préparation d’une solution de soude

RAI/MOD : La quantité de matière

La soude industrielle est fabriquée par dissolution des pastilles d’hydroxyde de sodium, solide ionique de formule NaOH\text{NaOH}, dans l’eau.

Soude, pastille hydroxyde de sodium

1. Quelles sont les interactions à l’origine de la cohésion de l’hydroxyde de sodium à l’état solide ?


2. Écrire l’équation de dissolution de l’hydroxyde de sodium dans l’eau.


3. Quelle masse de solide faut-il dissoudre pour réaliser 500 mL de soude de concentration en soluté apporté c=2,50×101c = 2,50 \times 10^{-1} mol·L‑1 ?


4. Quelle est la concentration des ions en solution ?


Données

Masses molaires :
  • M(Na)=M(\mathrm{Na})= 23,0 g·mol-1 ;
  • M(O)=M(\mathrm{O})= 16,0 g·mol-1 ;
  • M(H)=M(\mathrm{H})= 1,0 g·mol-1.
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28
Molécule de tensioactif

APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

Le jaune d’œuf contient une protéine de faible densité, la LDL, qui est soluble à la fois dans l’huile et dans l’eau. Elle se positionne à l’interface entre une goutte d’huile et l’eau et permet ainsi la formation d’un mélange contenant des gouttelettes d’huile stables dans l’eau, appelé émulsion.

D’après le sujet Bac sciences ES/L, 2017.


Gouttelette d'huile dans l'eau

Reproduire le schéma ci-dessus, y dessiner les molécules de LDL et expliquer pourquoi le mélange eau/ huile est stable.
Couleurs
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