Chim N° 09 Exercices : La réaction chimique : Prermière S

Rechercher les réactifs et les produits

Solution S₁ incolore de nitrate de plomb : Pb²⁺ (aq) + 2 NO₃ ^– (aq)

Solution S₂ incolore d’iodure de potassium : K⁺ (aq) + I^– (aq).

On mélange : il se forme un précipité jaune

1)- État initial du système après mélange et avant transformation.

État initial

Pb²⁺ (aq) et NO₃^– (aq)

K⁺ (aq) et I ^– (aq)

Le solvant : H₂O (ℓ)

Quantités de matière

n (Pb²⁺) et n (NO₃^–)

n (K⁺) et n (I^–)

Température et pression :

θ et p

2)- Lors du mélange, on observe l’apparition d’un précipité jaune.

- Comme il apparaît une nouvelle espèce chimique (le précipité jaune), une réaction chimique se produit.

3)- Formule de la nouvelle espèce chimique : PbI₂ (s)

Nom : iodure de plomb II

4)- État final du système :

État final

NO₃^– (aq)

K⁺ (aq) et I ^– (aq)

PbI₂ (s)

Le solvant : H₂O (ℓ)

Quantités de matière

n (NO₃^–) et n (PbI₂)

n (K⁺) et n (I^–)

Température et pression :

θ et p

5)- Équation de la réaction chimique modélisant cette transformation.

Pb²⁺ (aq) + 2 I^– (aq) → PbI₂ (s)

Écrire une équation :

On introduit dans un tube à essai T de la grenaille de zinc Zn (s)

et en environ 2 mL d’une solution aqueuse d’acide chlorhydrique,

H⁺ (aq) + Cl^– (aq).

Un dégagement gazeux se produit (a).

Après avoir bouché le tube quelques instants,

On présente une allumette à la sortie du tube et on entend une légère détonation.

Après quelques minutes, on prélève un peu de la solution et

On ajoute goutte à goutte une solution d’hydroxyde de sodium :

Un précipité blanc apparaît (b).

1)- Décrire l’état initial de ce système après mélange et avant transformation.

2)- Quel est le gaz mis en évidence ?

3)- Quel est l’ion caractérisé par la formation du précipité ?

4)-

a)- Quelles sont les espèces chimiques affectées par la transformation ayant lieu dans le tube T ?

b)- Sachant que l’eau n’est pas un réactif, préciser la nature des réactifs et des produits

et écrire l’équation chimique correspondante.

c)- Quel est le bilan en quantité de matière traduit par cette équation ?

Écrire une équation :

On introduit dans un tube à essai T de la grenaille de zinc Zn (s)

et en environ 2 mL d’une solution aqueuse d’acide chlorhydrique,

H⁺ (aq) + Cl^– (aq).

Un dégagement gazeux se produit (a).

Un précipité blanc apparaît (b).

1)- État initial de ce système après mélange et avant transformation.

État initial

Zn (s)

H⁺ (aq) et Cl ^– (aq)

Le solvant : H₂O (ℓ)

Quantités de matière

n (Zn)

n (H⁺) et n (Cl^–)

Température et pression :

θ et p

2)- Gaz mis en évidence :

- Le gaz qui provoque une légère détonation en présence d’une flamme est le dihydrogène H₂ (g).

3)- Ion caractérisé par la formation du précipité :

- Le précipité blanc obtenu est de l’hydroxyde de zinc II :

- Zn(OH)₂ (s).

- Cette réaction chimique permet de mettre en évidence

- les ions Zn²⁺ (aq)

4)-

a)- Espèces chimiques affectées par la transformation ayant lieu dans le tube T :

- Ce sont les réactifs : Zn (s) et H⁺ (aq)

b)- Nature des réactifs et des produits :

- Les réactifs : Zn (s) et H⁺ (aq)

- Les produits : H₂ (g) et Zn²⁺ (aq)

- Équation chimique correspondante.

Zn (s) + 2 H⁺ (aq) → Zn²⁺ (aq) + H₂ (g)

c)- bilan en quantité de matière que traduit par cette équation :

Au cours de cette réaction chimie,

La disparition d’une mole de zinc métal Zn (s) s’accompagne de la disparition de deux moles ions hydrogène H⁺ (aq).

Il se forme alors une mole d’ions zinc II Zn²⁺ (aq) et une mole de dihydrogène gazeux H₂ (g).

Combustion d’un alcane.

Formule de l’alcane gazeux A : C_nH_{2n + 2}.

Équation de combustion de l’alcane A :

C_nH_{2n
+ 2} (g) + (3 n + 1)/2 O₂ (g) → n CO₂ (g) + (n + 1) H₂O (g)

	C_nH_{2n + 2} (g)	+(3 n + 1)/2 O₂ (g)	→	n CO₂ (g)	+ (n + 1) H₂O (g)
E.I	1			0	0
A	1 – x			n . x
E.F	0			n = 4

1)- Formule brute de A.

- Formule de l’alcane gazeux A : C₄H₁₀

2)- Équation de combustion de A.

C₄H₁₀ (g) + (13)/2 O₂ (g) → 4 CO₂ (g) + (5) H₂O (g)

2 C₄H₁₀ (g) + 13 O₂ (g) → 8 CO₂ (g) + 10 H₂O (g)

3)- Les deux formules semi-développées possibles pour A.

Butane

Isobutane

2-méthylpropane

On est en présence de molécules isomères (isomérie de chaîne).

- Dans les transformations suivantes, préciser s’il s’agit d’une transformation chimique et,

dans l’affirmative, donner l’état initial et l’état final.

- Un radiateur électrique qui chauffe :

- Ceci est dû au passage du courant dans une résistance.

- La chaleur est produite par effet Joule.

- Il ne s’agit pas d’une transformation chimique.

- Une lampe électrique qui s’éclaire :

- Ce phénomène est dû au passage du courant dans le filament d’une lampe.

- Ce filament porté à haute température (2500 °C) émet de la lumière,

c’est le phénomène d’incandescence.

- Il ne s’agit pas d’une réaction chimique.

- L’extraction de l’essence de lavande.

- Cette opération consiste à extraire les huiles essentielles présentes dans la fleur de lavande.

- On réalise un entraînement à la vapeur c’est-à-dire une distillation simple.

- Il s’agit d’une transformation physique (changement d’état),

on passe de l’état liquide à l’état gazeux puis de l’état gazeux à l’état liquide.

- Il ne s’agit pas d’une transformation chimique.

- Un moteur diesel qui fonctionne :

- Il s’agit ici d’une réaction chimique faisant intervenir un combustible (le gazole) et un comburant le dioxygène de l’air.

- Le gazole est un mélange d’hydrocarbures liquides.

- Il faut 25 g d’air pour brûler 1 g de gazole.

- État initial : gazole et air.

- État final : dioxyde de carbone, eau et autres.

- Un moteur à essence qui fonctionne :

- Il s’agit ici d’une réaction chimique faisant intervenir un combustible (l’essence) et un comburant le dioxygène de l’air.

- L’essence est un mélange d’hydrocarbures liquides.

- État initial : essence et air.

- État final : dioxyde de carbone, eau et autres.

On enflamme une bûchette de bois.

a)- Quels sont les réactifs de cette combustion ?

- Le bois et le dioxygène de l’air.

- Le bois contient essentiellement de la cellulose qui est un polymère du glucose.

b)- Quels sont les principaux produits de cette combustion, supposée complète,

sachant que les éléments chimiques présents dans le bois sont essentiellement

C, H et O ?

- Les produits de la réaction de combustion complète sont le dioxyde de carbone CO₂ et l’eau H₂O.

c)- Quel est l’état initial de cette réaction ?

- E.I : La bûchette de bois et air.

d)- Donner un exemple d’état final.

- E.F : dioxyde de carbone et vapeur d’eau.

e)- On introduit la bûchette enflammée dans un tube à essais vide et sec.

La bûchette s’éteint presque immédiatement.

En utilisant les termes : réactif, produit et état final,

faire une phrase qui décrive la raison pour laquelle la bûchette s’est éteinte.

- Dans l’état final, la réaction chimique s’arrête car l’un des réactifs,

le dioxygène a totalement disparu.

8)- Exercice 16 page 149. Ajuster la stœchiométrie des équations chimiques suivantes.

9)- exercice 22 page 150. Les pluies acides.

- Les pluies acides sont liées à la pollution industrielle et automobile.

- Une pluie acide est une solution aqueuse d’acide sulfurique H₂SO₄ ou d’acide nitrique HNO₃.

a)- Pour qu’une solution soit acide, il faut qu’elle contienne des ions H₃O⁺.

Proposer une équation chimique qui mette en évidence la formation de l’ion H₃O⁺ lors de la réaction de l’acide sulfurique avec l’eau.

b)- même question pour la solution d’acide nitrique.

c)- l’origine de l’acide sulfurique dans l’atmosphère est due à la présence de trioxyde de soufre SO₃.

Proposer une équation chimique rendant compte de la production de l’acide sulfurique et

qui mette en jeu le trioxyde de soufre et une espèce chimique présente dans les nuages.

d)- le trioxyde de soufre provient de la combustion d’espèces chimiques présentes dans le gaz naturel.

Pourquoi la combustion du méthane pur CH₄ ne peut-elle produire d’acide sulfurique ?

e)- Sachant que la combustion complète d’un hydrocarbure donne uniquement du dioxyde de carbone et de l’eau,

écrire l’équation de combustion du méthane.

f)- Une impureté courante présente dans le gaz naturel a pour formule brute CH₄S.

Proposer un schéma de Lewis pour cette espèce.

g)- Montrer par une équation chimique que la combustion de cette espèce chimique soufrée permet la production, en autres, de trioxyde de soufre.

h)- La formation d’acide nitrique passe également par la production d’un oxyde, mais il s’agit du dioxyde d’azote NO₂.

Montrer qu’il y a dans l’atmosphère tous les réactifs pour produire du dioxyde d’azote.dans l’atmosphère sous forme de dioxygène et de diazote.

i)- Traduire par une équation chimique que le dioxyde d’azote, en présence d’eau et de dioxygène produit de l’acide nitrique.

- Les pluies acides sont liées à la pollution industrielle et automobile.

- Une pluie acide est une solution aqueuse d’acide sulfurique H₂SO₄ ou d’acide nitrique HNO₃.

a)- Pour qu’une solution soit acide, il faut qu’elle contienne des ions H₃O⁺.

Proposer une équation chimique qui mette en évidence la formation de l’ion H₃O⁺ lors de la réaction de l’acide sulfurique avec l’eau.

H₂SO₄ (ℓ)	+ H₂O (ℓ)	→	H₃O⁺ (aq)	+ HSO₄^– (aq)
Acide sulfurique	Eau		Ion oxonium	Ion hydrogénosulfate

H₂SO₄ (ℓ)	+ 2 H₂O (ℓ)	→	2 H₃O⁺ (aq)	+ SO₄^2– (aq)
Acide sulfurique	Eau		Ion oxonium	Ion sulfate

b)- même question pour la solution d’acide nitrique.

HNO₃ (ℓ)	+ H₂O (ℓ)	→	H₃O⁺ (aq)	+ NO₃^– (aq)
Acide nitrique	Eau		Ion oxonium	Ion nitrate

c)- l’origine de l’acide sulfurique dans l’atmosphère est due à la présence de trioxyde de soufre SO₃.

Proposer une équation chimique rendant compte de la production de l’acide sulfurique

et qui mette en jeu le trioxyde de soufre et une espèce chimique présente dans les nuages.

- SO₃ (s) + H₂O (ℓ) → H₂SO₄ (ℓ)

d)- le trioxyde de soufre provient de la combustion d’espèces chimiques présentes dans le gaz naturel.

Pourquoi la combustion du méthane pur CH₄ ne peut-elle produire d’acide sulfurique ?

- La combustion du méthane pur ne peut pas produire d’acide sulfurique parce que l’élément soufre S,

présent dans l’acide sulfurique n’est pas présent dans les réactifs de la combustion du méthane pur.

- Le méthane pur brûle en présence de dioxygène pour donner du dioxyde de carbone et de l’eau.

e)- Sachant que la combustion complète d’un hydrocarbure donne uniquement

du dioxyde de carbone et de l’eau, écrire l’équation de combustion du méthane.

- CH₄ (g) + O₂ (g) → CO₂ (g) + H₂O (ℓ)

f)- Une impureté courante présente dans le gaz naturel a pour formule brute CH₄S.

Proposer un schéma de Lewis pour cette espèce.

- Schéma de Lewis :

g)- Montrer par une équation chimique que la combustion de cette espèce chimique soufrée

permet la production, en autres, de trioxyde de soufre.

- 2 CH₄S (g) + 7 O₂ (g) → 2 SO₃ (s) + 2 CO₂ + 4 H₂O (ℓ)

h)- La formation d’acide nitrique passe également par la production d’un oxyde, mais il s’agit du dioxyde d’azote NO₂.

Montrer qu’il y a dans l’atmosphère tous les réactifs pour produire du dioxyde d’azote.

- Les éléments chimiques dans le dioxyde de d’azote sont l’oxygène et l’azote présents dans l’atmosphère sous forme de dioxygène et de diazote.

i)- Traduire par une équation chimique que le dioxyde d’azote, en présence d’eau et de dioxygène produit de l’acide nitrique.

4 NO₂ (g) + O₂ (g) + 2 H₂O (ℓ) → 4 HNO₃ (ℓ)