| Chap. N° 07 |
Transformation chimique. Exercices. |
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1)- Exercice 3 page 122 : Schématiser une transformation
chimique :
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Énoncé
Schématiser
une transformation chimique :
Le fusain est constitué de carbone solide
C
(s).
Un morceau de
fusain est enflammé puis placé dans
un flacon
bouché contenant du dioxygène pur, O2 (g).
Après une vive
combustion, la transformation cesse.
Une partie du
fusain n’a pas brûlé.
Il s’est formé
du dioxyde de carbone CO2 (g)
1-
Nommer les espèces chimiques constituant le système
chimique étudié dans l’état initial et dans l’état
final.
2-
Schématiser la transformation chimique. |
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Correction. Schématiser
une transformation chimique :
1-
Espèces chimiques
constituant le système chimique
étudié dans l’état initial et dans
l’état final.
-
Dans
l’état initial, le système contient :
-
Du carbone
C (s)
-
Du
Dioxygène : O2
(g)
-
Dans
l’état final, le système contient :
-
Du dioxyde
de carbone CO2
(g) (formé)
-
Et du carbone
C (s) (restant) 2-
Schématisation la transformation chimique.
-
On peut
représenter ceci sous forme d’un tableau
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2)-
Exercice 4 page 122 : Exploiter une
transformation chimique.
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Énoncé
Une transformation chimique a été schématisée ci-dessous.
1-
Identifier les deux produits obtenus.
2-
Identifier les réactifs.
3-
Transformation chimique :
a-
Quel réactif est totalement consommé à la fin de la
transformation ?
b-
Comment appelle-t-on ce réactif ?
4-
Identifier les
deux espèces chimiques spectatrices. |
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Correction. Exploiter une transformation chimique
1 - Les produits obtenus.
-
Les ions
zinc II : : Zn2+ (aq)
-
Le
dihydrogène : H2
(g).
-
Gaz qui provoque une légère détonation en présence
d’une flamme 2-
Les réactifs.
-
Le zinc
métal Zn (s)
-
Les ions hydrogène : H+ (aq) 3-
Transformation chimique : a-
Le réactif est totalement consommé à la fin de la transformation :
-
C’est le
zinc qui a totalement réagi.
-
Il reste des ions hydrogène H+ (aq)
en fin de réaction.
b-
Nom du ce réactif qui a disparu :
-
C’est le réactif limitant.
-
L’autre réactif a été introduit en excès. 4-
Les deux
espèces chimiques spectatrices.
-
Il y a les
ions chlorure Cℓ– (aq) et l’eau (solvant)
-
Toutefois,
l’eau est indispensable pour que la réaction se fasse. |
3)- Exercice 6 page 122 : Identifier l’équation de la réaction.
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Énoncé Identifier l’équation
de la réaction En solution aqueuse, l’ion fer III, Fe2+ (aq) réagit avec
les ions hydroxyde
HO–
(aq) pour former un
précipité orange d’hydroxyde de fer III
Fe(OH)3
(s). Dans un tube à essai contenant 2 mL d’une solution aqueuse de chlorure de fer III, (Fe3+ (aq) + 3 Cℓ– (aq)),
on verse quelques gouttes d’une solution
d’hydroxyde de sodium
Na+
(aq) + HO–
(aq).
1-
Identifier le(s)
réactif(s) et le(s) produit(s) de cette réaction. 2-
Parmi les équations
suivantes, identifier, en justifiant, l’équation correctement ajustée :
a-
Fe3+
(aq) + 3 Cℓ–
(aq) + Na+
(aq) + HO–
(aq) → Fe(OH)3
(s)
b-
Fe3+
(aq) + HO–
(aq) → Fe(OH)3
(s)
c-
3
Fe3+
(aq) + HO–
(aq) → Fe(OH)3
(s)
d-
Fe3+
(aq) + 3 HO–
(aq) → Fe(OH)3
(s) 3-
Indiquer pourquoi les
trois autres équations ne sont pas ajustées. 4-
Identifier les
espèces spectatrices. |
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Correction. Identifier l’équation de la réaction 1-
Les réactifs et le produit de cette
réaction :
-
Les réactifs : 2-
Équation correctement ajustée :
-
L’équation d- :
-
Fe3+
(aq) + 3 HO– (aq) → Fe(OH)3
(s)
-
Il y a bien conservation des éléments
chimiques et conservation de la charge électrique.
a-
Fe3+
(aq) + 3 Cℓ– (aq) + Na+ (aq) + HO–
(aq) → Fe(OH)3 (s)
b-
Fe3+
(aq) + HO– (aq) → Fe(OH)3 (s)
c-
3 Fe3+
(aq) + HO– (aq) → Fe(OH)3 (s)
d-
Fe3+
(aq) + 3 HO– (aq) → Fe(OH)3
(s) 3-
Les trois autres équations ne sont pas
ajustées.
-
Pour l’équation a- :
-
Les éléments chlore (Cℓ– (aq)) et sodium ne sont pas conservés.
-
Pour l’équation b- :
-
Il n’y a pas conservation de la charge
électrique et des éléments chimiques hydrogène et oxygène.
-
Pour l’équation c- :
-
Il n’y a pas conservation de la charge
électrique et des éléments chimiques hydrogène, oxygène et fer. 4-
Les espèces spectatrices.
-
Les ions chlorure,
Cℓ– (aq) et les
ions sodium Na+
(aq). |
4)- Exercice 7 page 122. Ajuster des équations.
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Énoncé Ajuster des équations Recopier et ajuster, avec les nombres stœchiométriques corrects, les équations chimiques suivantes :
a.
…MgO (s) + …Si
(s) → … Mg (s) + …SiO2 (s)
b.
…CH4
(g) + …Cℓ2 (g) → … C (s) + 4 HCℓ (g)
c.
…Pb2+
(aq) + …I– (aq) → … PbI2 (s)
d.
…Zn (s) + …
H+ (aq) → … Zn2+ (aq) + …H2
(g)
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Correction. Ajustement des équations
a.
2
MgO (s) + Si (s) → 2 Mg (s) +
…SiO2 (s)
b.
CH4
(g) + 2
Cℓ2 (g)
→ C (s) + 4 HCℓ (g)
c.
Pb2+
(aq) + 2 I– (aq)
→ PbI2
(s)
d.
Zn
(s) + 2
H+ (aq) →
Zn2+ (aq) +
H2 (g)
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5)- Exercice 9 page 122. Identifier un réactif limitant.
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Énoncé Identifier un réactif limitant Soit la réaction d’équation : 4 Fe (s) + 3 O2
(g) → 2 Fe2O3 (s) On fait réagir une quantité no
(Fe) = 8 mol de fer avec une quantité no (O2)
= 9 mol de dioxygène. 1.
Définir le réactif limitant d’une transformation. 2.
Identifier le réactif limitant de cette réaction. |
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Correction. Identifier un réactif limitant
4 Fe (s) + 3 O2
(g) → 2 Fe2O3 (s) On fait réagir une quantité no
(Fe) = 8 mol de fer avec une quantité no (O2)
= 9 mol de dioxygène. 1.
Définition du réactif limitant d’une transformation : -
Lors d’une transformation totale, si l’un au moins des réactifs est entièrement consommé : -
Il est appelé réactif
limitant.
2.
Identification le réactif limitant de cette réaction.
- Le fer Fe (s) est le réactif limitant. -
En fin de réaction, il reste du dioxygène. Le dioxygène
est en excès. -
La réaction s’arrête lorsque tout le fer a réagi. |
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6)- Exercice 11 page 122. Identifier une relation de
stœchiométrie.
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Énoncé Identifier une relation de stœchiométrie L’aluminium Aℓ (s) réagit avec le soufre S (s) selon la réaction d’équation : 2 Aℓ (s) + 3 S (s)
→ Aℓ2S3 (s) Parmi les relations suivantes, identifier celle
qui correspond à un mélange initial stœchiométrique : a.
n0 (Al) = n0
(S) b.
c.
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Correction. Identifier une relation de stœchiométrie L’aluminium Aℓ (s) réagit avec le soufre
S (s) selon la réaction d’équation : 2 Aℓ (s) + 3 S (s)
→ Aℓ2S3 (s)
-
Une méthode pour trouver la relation de
stœchiométrie :
-
Réaliser le tableau suivant :
-
La relation de stœchiométrie apparaît
dans le tableau :
-
-
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7)- Exercice 13 page 123. Identifier l’effet thermique
associé à une transformation chimie.
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Énoncé Identifier l’effet thermique associé à une transformation chimie : À 25 ° C du fer en poudre réagit avec une solution aqueuse d’acide chlorhydrique concentré. Lorsqu’on touche le tube à essai, celui-ci est chaud.
1.
Comment évolue la température du tube à essai ? 2.
Le système chimique libère -t-il ou reçoit-il de
l’énergie ? Justifier. 3.
En déduire s’il s’agit d’une transformation
endothermique ou exothermique. |
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Correction. Identifier l’effet thermique associé à une transformation chimie : 1.
Évolution de la température du tube à essai :
-
Au cours de la réaction, la température
du tube à essai augmente. 2.
Les échanges énergétiques du système chimique :
-
Le système chimique :
S = {Fe, (H+
(aq) + Cℓ– (aq)}
-
Comme la température du tube à essai
augmente,
-
On peut affirmer que le système
S libère de l’énergie.
-
Il cède de l’énergie au milieu extérieur. 3.
Type de d’une transformation :
-
Le système
S = {Fe,
(H+ (aq) + Cℓ–
(aq)}
-
Il se produit la réaction chimique
suivante :
Fe (s) + 2 H+ (aq)
→ Fe2+ (aq)
+ H2 (g)
-
Cette réaction dégage de l’énergie :
-
C’est une réaction exothermique.
-
Une transformation est exothermique si le
système chimique libère de l’énergie vers le milieu extérieur. |
8)- Exercice 15 page 123. Côtés maths.
9)- Exercice 18 page 124. Exploiter une densité.
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Énoncé Exploiter une densité : On réalise la synthèse de l’éthanoate de
linalyle au laboratoire. Après une étape d’isolement, le produit brut
obtenu a un volume V = 11 ,8 mL et une masse m = 10,38 g. 1.
Masse volumique et densité : a.
Calculer la masse volumique du produit brut
obtenu. b.
En déduire la densité du produit brut. 2.
Le produit obtenu est-il de l’éthanoate de
linalyle pur. Justifier.
-
Donnée :
-
Densité de l’ éthanoate de linalyle :
d = 0,895 |
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Correction Exploiter une densité : 1.
Masse volumique et densité : a.
Masse volumique du produit brut obtenu. -
m = 10,38 g et V = 11 ,8 mL -
Relation : -
-
Application numérique : -
b.
Densité du produit brut. -
Relation : -
2.
Le produit obtenu est-il de l’éthanoate de linalyle pur.
Justifier. -
Densité de l’ éthanoate de linalyle : d = 0,895 -
Le produit brut obtenu a une densité d = 0,880. -
On peut affirmer que le produit brut obtenu n’est pas de l’éthanoate de linalyle pur. -
-
On a une
incertitude 1,7 % |
10)- Exercice 19 page 124. Mesurer une température de
fusion.
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Énoncé : Mesurer une température de fusion Au laboratoire, une technicienne a trouvé un flacon sans étiquette
contenant un solide blanc. Pour identifier ce produit elle mesure sa température de fusion à
l’aide d’un banc Köfler.
-
Identifier l’espèce chimique contenue dans le flacon. -
Données :
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Correction Le banc Kofler :
Cliquer sur l'image pour l'agrandir Mesurer une température de fusion -
Espèce chimique contenue dans le flacon : -
Le banc Köfler est une plaque métallique chauffante sur
laquelle s’établit un gradient de température. -
Il permet la mesure de la température de fusion d’une
espèce chimique : -
On place le solide sur la plaque et on repère la
température de fusion lorsque du liquide apparaît.
-
Sur la photographie ci-dessus, le curseur repère la température de fusion d’un solide. -
On note T = 170 ° C. -
C’est la température de fusion du paracétamol. -
Il s’agit donc du paracétamol.
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11)- Exercice 22 page 125. Expérience historique de
Lavoisier.
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Énoncé : Expérience historique de Lavoisier. En 1775, Lavoisier réalise une expérience
historique. Il fait chauffer 122 g de mercure liquide dans
une cornue qui communique avec une cloche contenant initialement 0,80 L
d’air.
Douze jours plus tard, le mercure liquide est recouvert d’une couche rouge d’oxyde de mercure solide et le volume d’air à
diminué de 0,17 L sous la cloche. Le gaz restant sous la cloche éteint la flamme
d’une bougie et ne permet pas la respiration. Ce gaz « irrespirable », et qui prive de vie les
animaux qui respirent, est nommé « azote » par Lavoisier : Il est composé du préfixe privatif « a » et du
radical grec « zot » qui signifie vivant. 1.
Quelles observations
montrent qu’une transformation chimique a eu lieu ? 2.
Réactifs et produit : a.
Quelles sont les
trois espèces chimiques dans l’état initial. b.
Identifier les deux
réactifs. 3.
Pourquoi la
transformation chimique est-elle arrêtée ? En
déduire le réactif limitant. 4.
Écrire et ajuster
l’équation de la réaction en indiquant les états
physiques des réactifs et du produit formé. 5.
Vérifier la réponse à
la question 3. à l’aide des données. 6.
Quelles connaissances
sur la composition de l’air, gaz incolore, Lavoisier
a-t-il pu tirer de cette expérience ?
-
Données :
-
Formule du mercure :
Hg
-
Formule de l’oxyde de mercure
HgO
-
0,17 L de dioxygène correspond à une quantité
n0
(O2)
= 7,1 mmol
-
Masse molaire du mercure :
M
(Hg)
= 200,6 g . mol–1. |
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Correction : Expérience historique de Lavoisier.
1.
Les observations
qui montrent qu’une transformation chimique a eu lieu :
-
Le mercure liquide est recouvert d’une
couche rouge d’oxyde de mercure solide :
-
Le volume d’air à diminué de 0,17 L sous
la cloche.
-
Le gaz restant sous la cloche éteint la
flamme d’une bougie et ne permet pas la respiration. 2.
Réactifs et produit : a.
Les trois espèces chimiques dans l’état
initial :
-
Le mercure :
Hg
-
L’air mélange de diazote
N2 et de dioxygène
O2. b.
Les deux réactifs :
-
Le mercure
Hg (il se forme de l’oxyde de
mercure HgO)
-
Le dioxygène
O2 (il se forme de l’oxyde de mercure
HgO) 3.
Arrêt de la transformation :
-
La réaction s’arrête car un réaction a
été totalement consommé.
-
Il s’agit du dioxygène. Le gaz restant
est le diazote N2. 4.
Équation de la réaction.
-
2 Hg (ℓ) +
O2 (g) →
2
HgO (s) 5.
Mise en évidence du réactif limitant :
-
Tableau :
-
On connaît la quantité de matière
initiale de dioxygène :
-
n0
(O2) = 7,1 mmol
-
On peut calculer la valeur de la
quantité de matière initiale de mercure :
-
Masse de mercure :
m (Hg) = 122 g
-
Masse molaire du mercure :
M (Hg)
= 200,6 g . mol–1.
-
Quantité de matière initiale de mercure :
-
-
Il faut comparer :
-
-
Le dioxygène
O2 (g) est le réactif limitant
-
Le mercure
Hg
(ℓ) est en large excès. - On pouvait affirmer que le dioxygène est le réactif limitant car il se trouve à l’état gazeux qui est un état dispersé
alors que le mercure se trouve à l’état liquide qui est un état
condensé. 6.
Les connaissances sur la composition de l’air à
partir de cette expérience :
-
L’air est un mélange de dioxygène et de
diazote.
-
Le diazote ne participe pas à la
transformation chimique. |
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