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TD DE CHIMIE MINERALE DESCRIPTIVE (L2 PC) EXERCICE 1 1- Ecrire les réactions de

TD DE CHIMIE MINERALE DESCRIPTIVE (L2 PC) EXERCICE 1 1- Ecrire les réactions de formation des hydrures alcalins et alcalino-terreux à partir des alcalins (M) et alcalino-terreux (m). 2- Montrer par des réactions que les hydrures alcalins et alcalino-terreux ont un caractère basique. 3- Ecrire les réactions de décomposition des hydrures alcalins et alcalino-terreux. Donner le nom de l’ion commun à ces deux réactions de décomposition. Nommer le. Quelle est sa nature ? Ecrire les équations de réaction entre cet ion et l’acide chlorhydrique (HCl) d’une part et d’autre part entre cet ion et l’ammoniac (NH3) d’autre part. 4- Enumérer les hydrures alcalins et les hydrures alcalino-terreux et classer les par ordre de stabilité croissante. 5- Donner les caractéristiques d’un oxyde normal. 6- Ecrire les réactions de formation des oxydes normaux alcalins et alcalino-terreux à partir respectivement des alcalins (M) et alcalino-terreux (m). 7- Montrer que ces oxydes normaux alcalins et alcalino-terreux un caractère basique. 8- Classer les oxydes alcalins et alcalino-terreux par ordre de basicité croissante. Qu’en est-il de leur caractère ionique ? 9- Ecrire les réactions de formation des peroxydes alcalins et alcalino-terreux à partir des alcalins (M) et alcalino-terreux (m). Donner les réactions de dissociation des peroxydes alcalins et alcalino-terreux et comparer les produits des réactions de décomposition. Un ion est commun à ces deux réactions de dissociation. Nommer le et donner la nature de son magnétisme. 10- Ecrire la réaction de formation des superoxydes à partir des alcalins (M). Ecrire la réaction de dissociation des superoxydes alcalins. Nommer l’anion et donner la nature de son magnétisme. 11- Sachant que l’extraction des métaux alcalins et alcalino-terreux se fait soit par électrolyse soit par réduction en présence d’un métal, compléter les réactions suivantes et équilibrer les : LiCl → MgCl2 → NaCl → 3 MO + 2Al → 2KF + CaC2 → BaO + BaO2 + 2Al → 2KCl + CaC2 → SrCl2 → BaCl2 → CaCl2 → BeF2 +Mg → BeCl2 → 12- Ecrire la réaction de décomposition ou de calcination du carbonate de magnésium (MgCO3) qui se produit entre 700 et 2000°C. 13- Traduire cette phrase en une réaction chimique : « L’action de l’ammoniac sur les métaux alcalino-terreux (m) chauffés conduit à un mélange de nitrure et d’hydrure » 14- Un investisseur vient vous (étudiant) contacter et vous propose de produire du magnésium (Mg) solide à partir du minerai de carbonate de magnésium (MgCO3) qu’il dispose. Avec vos connaissances, proposer des réactions et méthodes d’extraction pour atteindre l’objectif de cet investisseur. EXERCICE 2 1- Le tableau ci-dessous donne les valeurs du potentiel redox des couples X2/X- Molécules F2 Cl2 Br2 I2 E°x2/x- (volts) 2,87 1,36 1,08 0,82 1.1- Faire un commentaire sur l’évolution du potentiel redox E°X2/X-. Quel est le couple le plus oxydant du tableau ? 1.2- Ecrire la demi-réaction de chaque couple oxydant-réducteur dans le tableau ci-dessus. 1.3- Traduire la phrase suivante sous la forme d’une réaction chimique d’oxydo-réduction : « Les dihalogènes (Y2) qui sont en haut du groupe peuvent oxyder les anions halogénures (X-) qui sont en bas ». 1.4- En se servant de la réaction d’oxydo-réduction ci-dessus, écrire les réactions possibles lorsque Y2 = F2, lorsque Y2=Cl2, lorsque Y2=Br2 et lorsque Y2=I2. EXERCICE 3 1- On considère le composé LiH. Le nommer. 2- connaissant les électronégativités des éléments H(2,20) et Li (0,97), prévoir la polarité de la liaison Li-H. 3- Sachant que le moment dipolaire de la molécule LiH est =5,88 D et la distance internucléaire d=0,160 nm, calculer le pourcentage de caractère ionique  de la liaison Li-H. En déduire les charges sur chaque atome. 4- Conclure quant à la nature de la liaison Li-H. 5- Par un cycle thermodynamique approprié, calculer l’énergie réticulaire du cristal Li-H. 6- Selon le modèle ionique, l’énergie réticulaire peut être obtenue par l’expression : Er = - (1/40)  M  [(Ne2Z+Z-)/d  4/5, en déduire la longueur d de la liaison Li-H. 7- Le paramètre de maille mesuré est 0,408 nm. Que penser de la valeur d calculée ci-dessus sachant que LiH cristallise dans la structure de type NaCl (la distance internucléaire anion- cation est égale à la moitié du paramètre de maille). Que peut-on en déduire ? Données : 1D=3,34.10-30 C.m ; 1/40=9.109 ; M=1,7475 ; N=6,022.1023 mole-1 ; e=1,602.10-19 C ; Enthalpie de formation : fH(LiH(s))= -90,50 kJ.mole-1. Enthalpie de sublimation : Hs(Li)= 148 kJ.mole-1. Enthalpie de dissociation du dihydrogène : HD = 432 kJ .mole-1. Energie de 1ère ionisation du lithium : EI1 = 520,3 kJ.mole-1. Energie de fixation électronique EF de l’hydrogène : EF = -72,8 kJ.mole-1. EXERCICE 4 1. Le tableau ci-dessous donne les moments dipolaires μ des molécules d’halogénure d’hydrogène (HX), les distances dHX et les électronégativités des éléments X (échelle de Pauling). X F Cl Br I Moment dipolaire  (D) 1,74 1,07 0,79 0,38 dHX (pm) 91,7 127,4 141,4 160,9 Electronégativité 4 3,1 2,9 2,6 a) A partir de ces données, calculer le caractère ionique partiel δ (des liaisons) défini par : μ = δ e dHX b) La littérature propose une formule empirique qui relie le caractère ionique partiel à la différence d’électronégativité Δχ selon : δ = 0,16Δχ + 0,035(Δχ)2 Tester la validité de cette formule pour les halogénures d’hydrogène (χH = 2,20). Commenter les résultats obtenus. EXERCICE 5 1- Soient les oxydes MnO2, MnO et Mn2O7. Tout en justifiant, classez-les par ordre d’acidité croissante. 2- On considère l’oxyde MgO qui cristallise dans la structure de type NaCl où la distance internucléaire anion-cation est égale à la moitié du paramètre de maille a. 2-1 Nommer cet oxyde. 2-2 Après avoir défini l’énergie réticulaire, calculer cette énergie pour ce composé à partir des données ci-dessous avec la formule de Born-Landé. 2-3 Par un cycle thermodynamique que vous expliciterez, calculez l’énergie de fixation électronique de l’oxygène pour deux électrons. 2-4 Sachant que l’énergie de première fixation électronique de l’oxygène est -141 kJ.mole-1, calculer l’énergie de deuxième fixation électronique. Cette réaction est-elle exo ou endothermique ? Comment expliquer le résultat trouvé ? Données : a=4,20 Å ; M=1,748 ; n=7 ; 1eV=23,06 kcal.mole-1 ; 1 kcal=4,18 kj ; Hf(MgO)= -146 kcal.mole-1 ; Hs(Mg)=35,9 kcal.mole-1 ; HD(O2)=118 kcal.mole-1. Potentiels d’ionisation de Mg : EI1=7,61 eV ; EI2=14,96 eV ; 1/40=9.109 EXERCICE 6 L’énergie cohésive de l’oxyde de magnésium est inférieure d’environ 20% à la valeur calculée en ne tenant compte que des interactions coulombiennes. En fait, il s’exerce entre tous les ions, quel que soit leur signe, des forces répulsives à courte distance permettant l’obtention d’une position d’équilibre des ions dans le cristal. L’énergie correspondante, dite de Born, peut s’évaluer par des formules telles que UB=BNA/rn, n exposant déterminé à partir de la compressibilité du cristal ou UB=Bexp(-r/),  étant une constante souvent prise égale à 34,5 pm. 1- Ecrire les expressions de l’énergie cohésive totale U=UC + UB, correspondant à la formation du cristal à partir de ses ions gazeux. 2- A l’équilibre, pour r=r0, dU/dr=0. Calculer, dans chacun des deux cas, le terme B et l’introduire dans la relation donnant l’énergie totale. On obtient ainsi les formules dites de Born- Landé (avec rn) et de Born Mayer (avec exp(-r)). 3- Calculer dans ces conditions, l’énergie réticulaire de MgO avec : n=7 ; r0=205 pm ; M=1,747 (constante de Madelung) ; 1/40=9.109 EXERCICE 7 Dans une atmosphère de dichlore Cl2, un morceau de fer de masse égale à 3,42 g se transforme totalement en chlorure de fer (FexCly) dont la masse est 9,93 g. Quelle est la formule de ce chlorure de fer ? Masse molaire de Fe = 56g.mole-1 et celle du chlore est de 35,5 g.mole-1. uploads/Finance/ td-chimie-minerale-descriptive-l2-pc-2019-2020-pdf.pdf