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Barème 0,5 0,5 1 0,75 0,5 0,5 1 Chimie ( 7 points) : Les deux parties sont indé

Barème 0,5 0,5 1 0,75 0,5 0,5 1 Chimie ( 7 points) : Les deux parties sont indépendantes Partie 1 : Etude d’une solution d’acide benzoïque. L’acide benzoïque C6H5COOH, est utilisé comme produit de conserve dans l’industrie alimentaire. C’est un solide de couleur blanche. Le but de cette partie est d’étudier la réaction de l’acide benzoïque avec l’eau, et avec une solution d’hydroxyde de sodium. On prépare une solution aqueuse d’acide benzoïque, par dissolution d’un échantillon de masse m de cet acide dans l’eau distillée, pour obtenir un volume V = 100 mL de solution de concentration molaire ca = 0,1 mol.L-1. On donne :  Masse molaire d’acide benzoïque : M = 122 g.mol-1.  Produit ionique de l’eau : Ke = 10-14 1- Réaction de l’acide benzoïque avec l’eau : On mesure le pH d’une solution d’acide benzoïque à 25°C, on trouve pH1 = 2,6. 1-1- Calculer la valeur de la masse m ; 1-2- Ecrire l’équation modélisant la réaction de l’acide benzoïque avec l’eau ; 1-3- Construire le tableau descriptif de l’évolution du système, et calculer la valeur du taux d’avancement final τ de la réaction, conclure ; 1-4- Donner l’expression du quotient de réaction Qr éq à l’équilibre en fonction de pH1 et ca. En déduire la valeur de la constante d’acidité Ka du couple ( 6 5 aq 6 5 aq C H COOH /C H COO) 2- Réaction de l’acide benzoïque avec la solution d’hydroxyde de sodium : On verse dans un bécher un volume Va = 20 mL d’une solution d’acide benzoïque de concentration molaire ca = 0,1 mol.L-1, et on y ajoute progressivement à l’aide d’une burette graduée une solution d’hydroxyde de sodium de concentration molaire cb = 5.10-2 mol.L-1. Lorsque le volume d’hydroxyde de sodium versé dans le bécher est Vb = 10 mL, le pH de la solution dans le bécher à 25°C est pH2 = 3,7. 2-1- Ecrire l’équation modélisant la réaction se produisant dans la mélange ; 2-2- Calculer la quantité de matière n(OH-)V versée, et la quantité de matière n(OH-)r restante à la fin de la réaction. 2-3- Trouver l’expression du taux d’avancement final τ de cette réaction en fonction de n(OH-)V et n(OH-)r . Conclure. SABOUR:Page 1 sur 23 2 Barème 0,25 0,5 0,75 0,5 Chimie : (7 points) Partie 1 (4,25 points) : Réaction d’un acide carboxylique avec l’eau puis avec l’ammoniaque Les acides carboxyliques sont parmi les composés organiques présentant des propriétés acides en solutions aqueuses. La formule générale de ces acides carboxyliques est CnH2n+1COOH, où n est un entier naturel. Pour préparer une solution (SA) de volume V0 = 500 mL de cet acide, on dissout un échantillon de masse m = 450 mg de cet acide dans l’eau pure, et on ajuste le niveau avec de l’eau pure. On prélève un volume VA = 10 mL de (SA), et on le neutralise à l’aide d’une solution (SB) d’hydroxyde de sodium (aq) (aq) (Na OH )    de concentration molaire CB = 10-2 mol.L-1. L’équivalence est atteinte lorsque le volume de solution (SB) versé est VB = 15 mL. On donne :  Constante pKa1 du couple 4(aq) 3(aq) (NH / NH )  : pKa1 = 9,2 ;  Masses molaires : M(O) = 16 g.mol-1, M(C) = 12 g.mol-1, M(H) = 1 g.mol-1. 1- Détermination de la formule générale de l’acide carboxylique : 1-1- Ecrire l’équation chimique modélisant la réaction du dosage. 1-2- Calculer la concentration molaire CA de la solution (SA), et montrer que la formule brute de l’acide carboxylique est CH3COOH. 2- Détermination de la constante pKa2 du couple - 3 (aq) 3 (aq) (CH COOH /CH COO ): On prélève un volume V de la solution (SA) et on mesure son pH à 25°C, on trouve pH = 3,3. 2-1- A l’aide du tableau descriptif de l’évolution du système, exprimer l’avancement final xf de la réaction de l’acide avec l’eau en fonction de V et pH, puis montrer que :   3 pH f A - 3 f CH COOH 1 C .10 CH COO      Où :   3 f CH COOH et - 3 f CH COO     les concentrations molaires effectives respectivement des espèces CH3COOH et CH3CO- à l’équilibre. 2-2- En déduire la valeur de la constante pKa2. SABOUR:Page 2 sur 23 3- Etude de la réaction de l’acide CH3COOH avec la base NH3 : On prélève de la solution (SA), un volume contenant la quantité de matière ni(CH3COOH) = n0 = 3.10-4mol, et on y ajoute un volume de la solution d’ammoniaque contenant la même quantité de matière initiale d’acide ni(NH3) = n0. 3-1- Ecrire l’équation modélisant la réaction ayant lieu entre l’acide CH3COOH et la base NH3. 3-2- Calculer la valeur de la constante K de cette réaction. 3-3- Montrer que l’expression du taux d’avancement final τ de cette réaction s’écrit sous la forme : cette réaction ? K 1 K   . que conclure à propos de la nature de SABOUR:Page 3 sur 23 SABOUR:Page 4 sur 23 SABOUR:Page 5 sur 23 1.3- Exprimer la constante pKA du couple HA1/A1 - en fonction de CA et  , le taux d’avancement final de la réaction d’acide benzoïque avec l’eau . 1.4- Calculer le pKA et déduire l’espèce chimique prédominante dans la solution SA sachant que  = 7,94% . 2- Réaction entre une solution d’acide benzoïque et une solution d’hydroxyde de sodium On mélange un volume VA = 40,0 mL de la solution SA de l’acide benzoïque avec un volume VB= 5,00 mL d’une solution SB d’hydroxyde de sodium de concentration molaire CB= 2,50.10-2 mol.L-1 . La mesure du pH du mélange obtenu donne pH = 3,80. 2.1- Ecrire l’équation de la réaction qui a lieu . 2.2- Calculer la quantité de matière n(HO-)f qui se trouve dans le mélange à l’état final . 2.3- En déduire le taux d’avancement final de la réaction .On peut utiliser le tableau d’avancement du système (On néglige les ions HO- provenant de l’eau ) 3- Comparaison de l’acidité de deux solutions On prépare une solution (S1) d’acide benzoïque et une solution (S2) d’acide salicylique ayant la même concentration molaire C , et on mesure la conductivité de chacune d’elle , on trouve alors : - Pour la solution (S1) : 1 = 2,36.10-2 S.m-1 ; - Pour la solution (S2) : 2 = 0,86.10-2 S.m-1 On symbolise l’acide salicylique par HA2 . On rappelle l’expression de la conductivité d’une solution ionique :  = i.[Xi] dont i est la conductivité molaire ionique de l’ion Xi et [Xi] la concentration de cet ion dans la solution . Données : (H3O+) = 35,0.10-3 S.m2.mol-1 (A- 1) = 3,20.10-3 S.m2.mol-1 ( A- 2) = 3,62.10-3 S.m2.mol-1 On néglige la contribution des ions HO- à la conductivité de la solution . On symbolise le taux d’avancement final de la réaction de l’acide benzoïque avec l’eau par 1 et le taux d’avancement final de la réaction de l’acide salicylique avec l’eau par 2 . Calculer le rapport 2 1  . Que peut-on déduire à propos des acidités des solutions (S1) et (S2) ? 0,5 0,5 0,25 0,75 0,5 0,75 SABOUR:Page 6 sur 23 EXTRAITS DES SUJETS PAR SABOUR 1022 - NS31 الصفحة 8 CHIMIE (7points) Les deux parties 1 et 2 sont indépendantes Première partie (4,75 points) : identification de deux solutions acides - synthèse d’un ester Donnée : Le taux d’avancement final de la réaction de l’acide perchlorique avec l’eau est  =1 . 1- Pour identifier les deux solutions et déterminer la concentration de chacune d’elles , le technicien du laboratoire a dosé ces deux solutions avec une solution (Sb) d’hydroxyde de sodium . Il a prélevé le même volume V = 10mL de (S1) et de (S2) et il les a dosés avec la même solution (Sb) de concentration Cb = 0,1 mol.L-1 .Le suivi de l’évolution du pH au cours du dosage lui a permis d’obtenir les deux courbes (A) et (B) ci-dessous représentant les variations du pH en fonction du volume Vb de la solution d’hydroxyde de sodium ajouté. A et ’A sont deux parallèles tangentes à la courbe (A) et B et ’B deux parallèles tangentes à la courbe (B). 1.1- Ecrire l’équation de la réaction de chaque acide avec l’eau . 1.2- Ecrire l’équation de la réaction du dosage pour chaque acide . 1.3- En utilisant les tangentes ,déterminer le pH du mélange à l’équivalence pour chacune des deux courbes en précisant la méthode suivie, en déduire ,en justifiant la réponse, la courbe obtenue au cours du dosage de la solution (S1) . 1.4- Déterminer la concentration de chacune des solutions (S1) et (S2) . 1.5-A l’aide du tableau d’avancement de la réaction de l’acide carboxylique avec l’eau , déterminer la valeur de la constante pKA du couple acide/base de cet acide. 0,5 1,25 0,5 0,5 0,75 A (A) 'B 'A B (B) 0 20 16 12 8 4 2 uploads/Finance/ acides-et-bases-sm.pdf