Sujet de bac chimie FR 2007 - Ecole Européenne de Strasbourg

CHIMIE DATE : 14 Juin 2007 (matin)
DURÉE DE L'EXAMEN : 3 heures (180 minutes).
MATÉRIEL AUTORISÉ : Calculatrice non graphique et non programmable.
REMARQUES : . Choisir deux questions A et deux questions B. . Indiquer les 4 questions choisies en marquant d'une croix les cases
appropriées sur le formulaire fourni. . Utiliser des feuilles d'examen différentes pour chaque question.
|Question A1 |Page 1/2 |
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| | |Barème |
|a) |L'acide phosphorique, H3PO4, est un triacide (acide | |
| |triprotique). L'équation correspondant à la première | |
| |dissociation ionique de cet acide en solution aqueuse est : | |
| |H3PO4(aq) + H2O(l) ? H2PO4?(aq) + H3O+(aq) | |
| |Exprimer la constante de dissociation ionique (constante | |
| |d'acidité), Ka, correspondant à cette réaction. | |
| |Identifier les couples acide-base conjugués impliqués dans |1 point |
| |cette réaction et indiquer les espèces qui jouent le rôle de | |
| |bases. | |
| | |2 points |
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|b) |Quand on dissout de l'acide propanoïque dans l'eau, | |
| |l'équilibre suivant s'établit : | |
| |CH3CH2COOH(aq) + H2O(l) ? CH3CH2COO?(aq) + H3O+(aq) | |
| |On donne : | |
| |Ka de l'acide propanoïque : 1,35 x 10-5 à 25 °C | |
| |Ka de l'acide éthanoïque : 1,74 x 10-5 à 25 °C | |
| |Calculer le pH d'une solution d'acide propanoïque, | |
| |CH3CH2COOH(aq), 1,00 x 10-1 mol dm-3 (mol L-1) à 25 °C. | |
| |De ces deux acides, l'acide propanoïque et l'acide |2 points |
| |éthanoïque, quel est l'acide le plus fort? Expliquer la | |
| |réponse. |2 points |
|c) |À 25 °C, on ajoute progressivement une solution 1,00 x 10-1 | |
| |mol dm-3 (mol L-1) d'acide éthanoïque, CH3COOH(aq), à 20,0 | |
| |cm3 (mL) d'une solution aqueuse d'hydroxyde de potassium, | |
| |KOH(aq), | |
| |1,00 x 10-1 mol dm-3 (mol L-1). | |
| |Écrire l'équation de la réaction qui se produit. |1 point |
| |Calculer le pH de la solution d'hydroxyde de potassium avant | |
| |l'addition de la solution d'acide éthanoïque. |1 point |
| |Calculer le pH de la solution obtenue après l'addition de | |
| |10,0 cm3 (mL) de la solution d'acide éthanoïque. |3 points |
| |Calculer le pH de la solution obtenue après l'addition de | |
| |20,0 cm3 (mL) de la solution d'acide éthanoïque. |4 points |
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|Question A1 |Page 2/2 |
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| | |Barème |
| |Sans opérer de calculs, esquisser un graphique pour montrer | |
| |la variation du pH au cours de l'addition de 25,0 cm3 (mL) de| |
| |la solution d'acide éthanoïque à la solution d'hydroxyde de |2 points |
| |potassium. | |
|d) |Décrire de quelle manière on peut préparer une solution | |
| |tampon dont le pH soit inférieur à 7,0. Donner un exemple. |2 points |
| |À 37 °C, le sang des mammifères a un pH de 7,4. Cette valeur | |
| |est maintenue constante par une solution tampon qui contient,| |
| |entre autres substances, de l'acide carbonique, H2CO3(aq), et| |
| |l'ion hydrogénocarbonate, HCO3?(aq). Expliquer comment ce |3 points |
| |tampon fonctionne et formuler les deux équations appropriées.| |
| | |2 points |
| |Calculer la valeur du rapport des concentrations en HCO3?(aq)| |
| |et en H2CO3(aq) qui permet de maintenir le pH à cette valeur.| |
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| |On donne : | |
| |pKa1 de l'acide carbonique : 6,10 à 37 °C. | |
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|Question A2 |Page 1/1 |
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| | |Barème |
|a) |Les gisements de pétrole brut renferment aussi du méthane. | |
| |Quand le pétrole est extrait, le méthane est libéré dans | |
| |l'atmosphère et contribue à l'effet de serre. Pour éviter cet| |
| |inconvénient, le méthane peut être recueilli et transformé en| |
| |méthanol, CH3OH. | |
| |Le méthanol est utilisé, entre autres, dans les piles | |
| |électrochimiques. Ces piles produisent de l'électricité par | |
| |oxydation du méthanol en ions carbonate par le peroxyde | |
| |d'hydrogène en solution aqueuse, H2O2(aq). | |
| |Le méthane peut être oxydé en méthanol par l'oxygène. Écrire | |
| |l'équation traduisant cette réaction, en considérant qu'elle | |
| |se produit en une seule étape. |2 points |
| |Écrire les demi-équations d'oxydation et de réduction qui se | |
| |produisent à chacune des électrodes dans une telle pile. |2 points |
| |Écrire l'équation-bilan de la réaction rédox qui actionne | |
| |cette pile et calculer la f.e.m. produite. |2 points |
| |Reproduire le schéma de la pile ci-dessous sur la copie | |
| |d'examen et indiquer sur ce schéma les électrodes positive et| |
| |négative, ainsi que le sens de déplacement des électrons dans| |
| |le circuit extérieur. |3 points |
| |[pic] | |
| |Expliquer la fonction du pont salin dans la pile ci-dessus. |1 point |
| |Calculer la masse de méthanol consommé lorsqu'un courant de | |
| |1,00 x 10-1 A circule dans le circuit extérieur pendant 10,0 |3 points |
| |heures. | |
| |On donne : | |
| |Masses molaires atomiques (g mol-1) : H : 1,01 C : 12,0 | |
| |O : 16,0 | |
| |Constante de Faraday : 9,65 x 104 C mol-1 | |
| |Les potentiels standard d'électrode des couples suivants : | |
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| |Couples concernés | |
| |Eo / V | |
| | | |
| |CO32-(aq) / CH3OH(aq) | |
| |+ 0,18 | |
| | | |
| |H2O2(aq) / H2O(l) | |
| |+ 1,78 | |
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|Question A2 |Page 2/1 |
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| | |Barème |
|b) |Expliquer les propositions suivantes. Inclure dans la réponse| |
| |les équations chimiques des réactions qui interviennent. | |
| |Quand on agite du plomb et de l'étain métalliques finement | |
| |divisés dans une solution aqueuse contenant simultanément des| |
| |ions plomb (II), Pb2+(aq), et des ions étain (II), Sn2+(aq), | |
| |à la même concentration, soit 1,00 mol dm-3 (mol L-1) , on | |
| |constate que la concentration en ions plomb (II) diminue | |
| |légèrement, tandis que la concentration en ions étain (II) | |
| |augmente d'une quantité équivalente. | |
| |En solution aqueuse, les ions cuivre (I), Cu+(aq), réagissent|2 points |
| |spontanément pour former des ions cuivre (II), Cu2+(aq), et | |
| |du cuivre métallique, Cu(s). | |
| |Lorsque des titrages rédox sont réalisés avec du dichromate |3 points |
| |de potassium, K2Cr2O7(aq