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1 Entraînement QCM Chapitre 4 1. Quelle masse de carbonate d’argent pourrait-on

1 Entraînement QCM Chapitre 4 1. Quelle masse de carbonate d’argent pourrait-on dissoudre dans 500,0 mL de solution aqueuse de Na2CO3 0,02 mol ∙ L–1 à 25 ºC ? ❏a. 1,60 mg ❑ d. 1,90 mg ❏b. 1,70 mg ❑ e. Aucune de ces propositions n’est correcte. ❏c. 1,80 mg 2. Dans quel milieu CaF2(s) est-il le moins soluble à 25 ºC ? ❏a. Dans l’eau pure ❏b. Dans une solution aqueuse de CaCl2 0,01 mol ∙ L–1 ❏c. Dans une solution aqueuse de CaCl2 0,10 mol ∙ L–1 ❏d. Dans une solution aqueuse de LiF 0,01 mol ∙ L–1 ❏e. Dans une solution aqueuse de LiF 0,10 mol ∙ L–1 3. Si on ajoute 2,00 g de chlorure de calcium solide à 500,0 mL d’une solution aqueuse de fluorure de sodium 0,100 mol ∙ L–1, laquelle des propositions suivante est correcte à 25 ºC ? On suppose que l’addition du solide n’entraîne pas de variation de volume de la solution. ❏a. Lorsque l’équilibre de précipitation est atteint, la concentration en ions Ca2+ est nulle. ❏b. Si on considère la réaction comme totale, la masse du précipité est égale à 1,00 g. ❏c. Il se forme un précipité de NaCl. ❏d. Il se forme un précipité de CaF2. ❏e. Il ne se forme aucun précipité. 4. Dans l’ion complexe hexamminecobalt(II), [Co(NH3)6]2+, quelles sont la configuration électronique du cation central et la géométrie de l’ion complexe ? ❏a. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7 – octaédrique ❏b. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s0 3d7 – octaédrique ❏c. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7 – octaédrique ❏d. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 – tétraédrique ❏e. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s0 3d9 – tétraédrique © Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. 2 5. Au laboratoire, un technologue trouve un flacon de phosphate de zinc. Laquelle des propositions suivantes est correcte ? ❏a. Le produit de solubilité du phosphate de zinc s’exprime par la relation suivante : Ks = [Zn2+]éq ∙ [PO4 3–] 2 éq ❏b. La relation entre la solubilité et le produit de solubilité du phosphate de zinc à 25 ºC est : Ks = 27 ∙ s4 ❏c. La solubilité du phosphate de zinc dans l’eau pure à 25 ºC est de 3,02 ∙ 10–8 mol ∙ L–1. ❏d. Il est possible de dissoudre une partie du précipité de phosphate de zinc par addition d’une solution aqueuse d’ammoniac. ❏e. À 25 ºC, la solubilité du phosphate de zinc dans l’eau pure est inférieure à celle obtenue dans une solution aqueuse 0,10 mol ∙ L–1 en Na3PO4. © Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. 3 Réponses 1. e. Dans cet exercice, il s’agit de trouver la solubilité massique du carbonate d’argent à 25 ºC dans une solution contenant des ions carbonate. L’équilibre de solubilité du carbonate d’argent est : Ag2CO3 s ( ) 2 Ag+ aq ( ) + CO3 2– aq ( ) Établissons un tableau d’avancement : CAg2CO3(s) (mol ∙ L–1) CAg+(aq) (mol ∙ L–1) CCO3 2–(aq) (mol ∙ L–1) Départ Solide – 0,02 À l’équilibre Solide 2s 0,02 + s Dès lors, le produit de solubilité du carbonate d’argent Ks (Ag2CO3) = [Ag+]2 éq ∙ [CO3 2–]éq devient : Ks (Ag2CO3) = (2s)2 ∙ (0,02 + s) Cette équation peut se simplif er si on considère que le nombre d’ions CO3 2–(aq) libérés par Ag2CO3(s) est très faible et négligeable devant le nombre d’ions CO3 2–(aq) de départ. Dès lors, il vient : Ks (Ag2CO3) = (2s)2 ∙ 0,02 Ks (Ag2CO3) = 4 ∙ s2 × (0,02) → s = Ks 0,08 = 8,5 ⋅10–12 0,08 = 1 ,03 ⋅10–5 mol ⋅L –1 La simplif cation ef ectuée est justif ée car la règle des 5 % est respectée : s , 5 % de 0,02 mol ∙ L–1 (= 1,0 ∙ 10–3 mol ∙ L–1) Si, dans un litre de solution de carbonate de sodium, on peut solubiliser 1,03 ∙ 10–5 mol de carbonate d’argent, dans 500,0 mL de solution, on solubilisera 5,15 ∙ 10–6 mol. mAg2CO3 = nAg2CO3 ⋅ MAg2CO3 mAg2CO3 = 5,15 ⋅10–6 mol × 275,75 g ⋅mol–1 = 1 ,42 ⋅10–3 g = 1, 42 mg 2. e. Dans cet exercice, il faut comparer la solubilité d’un composé ionique dans l’eau pure à celle d’une solution contenant un ion commun. Or, la solubilité d’un solide ionique est diminuée par rapport à la solubilité dans l’eau pure lorsqu’un ion commun est présent dans la solution (voir f che 4). Calculons la solubilité de CaF2(s) à 25 ºC dans les dif érents milieux. a) Dans l’eau pure L’équilibre de solubilité de CaF2 est : CaF 2 s ( ) Ca2+ aq ( ) + 2 F −aq ( ) Le produit de solubilité associé à cet équilibre est : Ks (CaF2) = [Ca2+]éq ∙ [F–]2 éq Selon la lecture de l’équilibre de solubilité : si s moles de CaF2(s) sont solubilisées dans 1 L d’eau, il se libère s moles d’ions Ca2+(aq) et 2s moles d’ions F–(aq). Dès lors, le produit de solubilité devient : Ks (CaF2) = [Ca2+]éq ∙ [F–]2 éq = s ∙ (2s)2 = 4 ∙ s3 → s = Ks 4 3 = 3,4 ⋅10–11 4 3 = 2,04 ⋅10–4 mol ⋅L –1 b) Dans une solution aqueuse de CaCl2 0,01 mol∙L–1 Selon la lecture de l’équilibre de solubilité : si s moles de CaF2(s) sont solubilisées dans 1 L d’eau, il se libère s moles d’ions Ca2+(aq) et 2s moles d’ions F–(aq). Établissons un tableau d’avancement pour une solution aqueuse dans laquelle la concentration en ions calcium est de 0,01 mol ∙ L–1 : © Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. 4 CCaF2(s) (mol ∙ L–1) CCa2+(aq) (mol ∙ L–1) CF–(aq) (mol ∙ L–1) Départ Solide 0,01 – À l’équilibre Solide 0,01 + s 2s Dès lors, le produit de solubilité devient : Ks (CaF2) = 3,4 ∙ 10–11 = [Ca2+]éq ∙ [F–]2 éq = (0,01 + s) ∙ (2s)2 Cette équation peut se simplif er en considérant que le nombre d’ions calcium libérés par CaF2(s) est très faible et négligeable devant le nombre d’ions calcium de départ. Dès lors, il vient : Ks (CaF2) = 3,4 ∙ 10–11 = 0,01 × 4 ∙ s2 → s = 3,4 ⋅10–11 0,04 = 2,92 ⋅10–5 mol ⋅L –1 Remarquons que la simplif cation ef ectuée est justif ée, car la règle des 5 % est respectée : s , 5 % de 0,01 mol ∙ L–1 (= 5 ∙ 10–4 mol ∙ L–1). c) Dans une solution aqueuse de CaCl2 0,10 mol∙L–1 Le tableau d’avancement pour une solution aqueuse dans laquelle la concentration en ions calcium est de 0,10 mol ∙ L–1 est le suivant : CCaF2(s) (mol ∙ L–1) CCa2+(aq) (mol ∙ L–1) CF–(aq) (mol ∙ L–1) Départ Solide 0,10 – À l’équilibre Solide 0,10 + s 2s Dès lors, le produit de solubilité devient : Ks (CaF2) = 3,4 ∙ 10–11 = [Ca2+]éq ∙ [F–]2 éq = (0,1 + s) ∙ (2s)2 À nouveau, cette équation peut se simplif er en considérant que le nombre d’ions calcium libérés par CaF2(s) est très faible et négligeable devant le nombre d’ions calcium de départ. Dès lors, il vient : Ks (CaF2) = 3,4 ∙ 10–11 = 0,10 × 4 ∙ s2 → s = 3,4 ⋅10–11 0,40 = 9,22 ⋅10–6 mol ⋅L –1 À nouveau, la simplif cation ef ectuée est justif ée, car la règle des 5 % est respectée : s , 5 % de 0,10 mol ∙ L–1 (= 5,0 ∙ 10–3 mol ∙ L–1) d) Dans une solution aqueuse de LiF 0,01 mol∙L–1 Le tableau d’avancement pour une solution aqueuse dans laquelle la concentration en ions f uorure est de 0,01 mol ∙ L–1 est le suivant : CCaF2(s) (mol ∙ L–1) CCa2+(aq) (mol ∙ L–1) CF–(aq) (mol ∙ L–1) Départ Solide – 0,01 À l’équilibre Solide s 0,01 + 2s Dès lors, le produit de solubilité devient : Ks (CaF2) = 3,4 ∙ 10–11 = [Ca2+]éq ∙ [F–]2 éq = s ∙ (0,01 + 2s)2 À nouveau, cette équation peut se simplif er en considérant que le nombre d’ions f uorure libérés par CaF2(s) est très faible et négligeable devant le nombre d’ions f uorure de départ. Dès lors, il vient : Ks (CaF2) = 3,4 ∙ 10–11 = s × (0,01)2 → s = 3,40 ∙ 10–7 mol ∙ L–1 Une fois de plus, la simplif cation ef ectuée est justif ée, car la règle des 5 % est respectée : 2s , 5 % de 0,01 mol ∙ L–1 (= 5,0 ∙ 10–4 mol ∙ L–1) e) Dans une solution aqueuse de LiF 0,10 mol∙L–1 Le tableau d’avancement pour une solution aqueuse dans laquelle la concentration en ions f uorure est de 0,1 mol ∙ L–1 est le suivant : © Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. 5 CCaF2(s) (mol ∙ L–1) CCa2+(aq) (mol ∙ L–1) CF–(aq) (mol ∙ L–1) Départ uploads/Industriel/ chimie-des-solutions-chapitre4-complements.pdf