EXERCICE I

On verse dans un bécher V= 20,0  mL  d’une solution de nitrate d’argent contenant des ions argent (I) (Ag⁺ (aq) ) et des ions nitrate( NO₃^- (aq) ), telle que [Ag⁺] = [NO₃^-] = 0,15 mol.L^-1. On y ajoute 0,127 g de poudre cuivre. La solution initialement incolore devient bleue et il se forme un dépôt d’argent. Les ions nitrates n’interviennent pas dans la réaction.

 a) Ecrire l’équation chimique modélisant la réaction.

 b) Décrire l’état initial du système en quantité de matière.

 c) Trouver le réactif limitant et calculer l’avancement maximal.

 d) Décrire l’état final du système en quantité de matière.

 e) Déterminer, à l’état final :

 - les concentrations molaires des ions en solution ;

 Exerice 2

Le premier étage de la fusée Ariane IV est équipé de moteurs Viking qui utilisent la diméthylhydrazine (DMHA), de formule C₂H₈N₂, comme combustible et le tétraoxyde de diazote, de formule N₂O₄ comme comburant. Ces éspèces chimiques réagissent entre elles à l’état gazeux. La réaction donne du diazote, de l’eau et du dioxyde de carbone, tous à l’état gazeux. La fusée emporte 50,0 tonnes de DHMA et une masse m de N₂O₄.

a) Ecrire l’équation chimique modélisant la réaction.

b) Calculer la quantité de matière de DHMA emportée.

c) On note n la quantité de matière de N₂O₄. Décrire l’état final du système en quantité de matière.

d) Faire un tableau d’évolution du système et en déduire la quantité de matière n de N₂O₄ à emporter pour que le mélange initial soit stoechiométrique.

e) Déterminer dans ces conditions, les volumes des gaz expulsés par le moteur.

 Exercice 3

L’éthanol, liquide incolore, de formule C₂H₆O brûle dans le dioxygène pur. Il se forme du dioxyde de carbone et de l’eau. On fait réagir m = 2,50 g d’éthanol et un volume V = 2,0 L de dioxygène.

a) Ecrire l’équation chimique modélisant la réaction.

b) Décrire l’état initial du système.

c) Calculer l’avancement maximal.

d) Quel est le réactif limitant ?

e) Déterminer la composition, en quantité de matière, du système à l’état final.

Donnée : volume molaire dans les conditions de l’expérience : 25 L.mol^-1.

 Exercice 4

Un des constituants principaux de l’essence est l’heptane, alcane de formule brute C₇H₁₆. Un réservoir de voiture contient 42 L d’essence que l’on assimilera à l’heptane pur (densité d = 0,755). On admettra que la carburation est parfaite, que l’essence est intégralement brûlée, et qu’il se forme exclusivement du dioxyde de carbone et de la vapeur d’eau.

a) Ecrire l’équation chimique modélisant la réaction.

b) Quel est le volume de dioxygène nécessaire à la combustion de la moitié du réservoir ?

c) Quel est le volume de dioxygène nécessaire à la combustion de la totalité du réservoir ?

d) Quel est alors le volume de dioxyde de carbone (pour la totalité) ?

Donnée : volume molaire dans les conditions de l'expérience : 25 L.mol^-1.

 Exercice 5

L’addition de quelques gouttes d’une solution aqueuse de soude (contenant l’ion hydroxyde HO^-  ) à une solution aqueuse de sulfate de fer (contenant l’ion fer Fe³⁺ ) fait apparaître un précipité d’hydroxyde de fer Fe(OH)₃ .

L’équation de cette transformation s’écrit :   3 HO^-        +     Fe³⁺     -->     Fe(HO)₃ .

Nous utilisons 20 mL  de solution de sulfate de fer de concentration 0,12 mol.L^-1 et 2 mL de solution de soude de concentration 0,5 mol.L^-1.

A l’aide d’un tableau d’avancement déterminez :

a)       Les quantités de matière initiales d’ions hydroxyde HO^- et d’ions fer Fe³⁺.

b)       Les quantités de matière des réactifs et du produit dans l’état final

c)       Déterminer les quantités de matière de chaque réactif quand il s’est formé 2.10^-4 mol d’hydroxyde de fer Fe(HO)_{3 .}

 Exercice 6

Une bouteille de gaz butane contient 40,0 kg de gaz de formule C₄H₁₀.

a) Ecrire l’équation chimique de la combustion complète de ce gaz.

b) Réaliser le tableau d’avancement et déterminer le volume de gaz nécessaire à cette combustion et le volume des gaz produits. Donnée : volume molaire dans les conditions de l’expérience : 25,0 L.mol^-1.

 Exercice 7

Dans un bécher 1, on introduit un volume V₁ = 30,0 mL de solution de chlorure de calcium,

Ca²⁺_(aq)+2Cl^-_(aq), de concentration C₁ = 0,15 mol.L^-1 en ions calcium et C’₁ = 0,30 mol.L^-1 en ions chlorure.

Dans un bécher 2, on introduit un volume V₂ = 20,0 mL de solution de phosphate de sodium 3Na⁺_(aq)+PO₄^3-_(aq), de concentration C₂ = 0,10 mol.L^-1 en ions phosphate et C’₂ = 0,30 mol.L^-1 en ions sodium.

On mélange dans un bécher 3 le contenu des deux béchers 1 et 2 et on observe l’apparition d’un précipité blanc de phosphate de calcium.

1)a) Déterminer les quantités d’ions calcium et chlorure présents dans le bécher 1.

b) Quelle relation existe-t-il entre C₁ et C’₁ ? Comment peut-on l’expliquer ?

2) Déterminer les quantités d’ions sodium et phosphate présents dans le bécher 2.

3) Décrire l’état du système chimique contenu dans le bécher 3 avant la transformation chimique.

4)a) Sachant que le phosphate de calcium est constitué d’ions calcium et phosphate, établir la formule du précipité de phosphate de calcium.

b) Ecrire l’équation chimique de la réaction qui modélise cette transformation.

5) A l’aide d’un tableau d’avancement, déterminer l’avancement final et le réactif limitant.

6) a) Décrire l’état final du système présent dans le bécher 3.

b) Quelles sont les concentrations des différents ions présents dans la solution ?

 Exercice 8

Dans un tube à essai, on introduit 0,60g d’aluminium en poudre et 6,0 mL de solution d’acide chlorhydrique, H⁺_(aq) + Cl^-_(aq), de concentration 1,0 mol.L^-1 en ions H⁺. On observe un dégagement gazeux qui produit une légère détonation à l’approche d’une flamme.

Après quelques minutes, on filtre le mélange et on ajoute quelques gouttes de solution de soude au filtrat, on observe l’apparition d’un précipité blanc.

1) Quelle est la nature du gaz émis ?

2) Quel est l’ion mis en évidence par l’apparition du précipité ?

3)a) Quelles sont les espèces affectées par la transformation ?

b) Ecrire l’équation de la réaction chimique modélisant la transformation.

4)a) Quelles verreries a-t-on utilisé pour mesurer le volume de solution d’acide chlorhydrique ?

b) Calculer les quantités de réactifs mis en jeu.

5)a) A l’aide d’un tableau d’avancement, déterminer l’avancement final et le réactif limitant.

b) En déduire la quantité puis le volume de gaz dégagé.

V_m = 25 L.mol^-1

 Exercice 9

Lors de la synthèse de l’aspirine au laboratoire, on utilise 3,3g d’acide salicylique solide C₇H₆O₃ et 7,0 mL d’anhydride acétique C₄H₆O₃ liquide.

1) Calculer les quantités de ces deux réactifs dans l’état initial.

2) L’équation de la réaction s’écrit :

C₇H₆O_3(s) + C₄H₆O_3(l) àC₉H₈O_4(s) + C₂H₄O_2(l)

A l’aide d’un tableau d’avancement, établir un bilan de matière.

3) Déterminer les masses des espèces présentes dans l’état final.

4) Quelle masse d’acide salicylique aurait-il fallu utiliser pour que le mélange initial soit stoechiométrique ?

Masse volumique de l’anhydre acétique : µ = 1,08 g.L^-1 .