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| Exercice 1 – Synthèse du monoxyde de carbone (5 points) La réaction de synthèse du monoxyde carbone est la 1ère étape d’une méthode de synthèse d’hydrocarbures artificiels (essence , gazole…) à partir du gaz naturel. Un récipient contient initialement 500 moles d’air (dont 20 % de dioxygène O2 et 80 % de diazote N2) et 150 moles de méthane CH4 à la température T et à la pression P. Dans des conditions opératoires appropriées, il se forme du monoxyde de carbone et du dihydrogène. 1 – Quelle est la composition du système dans son état initial ? (0,5 point) 2 – Qu’est-ce qui nous permet de dire qu’il y a eu transformation chimique du système ? (0,5 point) 3 – Écrire (et ajuster) l’équation de la réaction chimique, sachant que seuls le dioxygène et le méthane ont réagi. (1 point) 4 – Dresser un tableau descriptif de l’évolution de l’état du système lors de sa transformation faisant apparaître l’avancement X. (On pourra s’inspirer du tableau utilisé lors des activités 7 et 8). (1,5 point) 5 – Déterminer alors le réactif limitant en calculant l’avancement maximal Xmax. (1 point) 6 – En déduire la composition du système dans son état final. (0,5 point) Exercice 2 – Effervescence de la craie (5 points) L’action de l’acide éthanoïque de formule C2H4O2 sur la craie produit du dioxyde de carbone, des ions éthanoate C2H302 – , des ions calcium Ca2+ et de l’eau. 1 – Sachant que la craie est constituée de l’espèce chimique carbonate de calcium CaCO3, faire la liste des réactifs et des produits de la réaction, puis représenter cette transformation par une équation chimique. (1 point) 2 – Dans l’état initial, il y a 1,4 g de craie et n moles d’acide éthanoïque. Établir un tableau d’avancement de la réaction chimique. (1,5 point) 3 – On considère que la craie est le réactif limitant. a) Quel sera l’avancement maximal de la réaction chimique ? (1 point) b) Quelle masse d’eau a été produite en fin de réaction ? (0,5 point) c) Quel volume de gaz, mesuré à 20°C, s’est dégagé lors de l’effervescence ? (1 point) Données : Masses molaires : (en g.mol-1) : H : 1 ; O : 16 ; C : 12 ; Ca : 40. Volume molaire d’un gaz à 20°C : 24 L.mol-1. Réponse Exercice1 1) On sait qu'à l'état initial il y a 500 moles d'air (20 pour cent de O2 et 80 pour cent de N2) et 150 moles de méthane CH4. Donc la composition du système initial c'est : 500 * (20/100) O2 + 500 * (80/100) N2 + 150 CH4 100 O2 + 400 N2 + 150 CH4 2) Ce qui nous permet de dire qu'il y a eu transformation chimique du système c'est l'aparition de dihydrogène (H2) et de monoxyde de carbone (CO. 3) CH4 + 02 + N2-> C0 + H2 Cependant on sait que N2 est spectateur. D'où: 2CH4 + 02 -> 2C0 + 4H2 Ce qui nous donne donc l'équation de la réaction chimique ajustée. Exercice 2 1) 3C2H4O2+2CaCO3 CO2+4C2H3O2-+2Ca2++4H2O l'ion ethanoate est un anion de formule C2H3O2- 3C2H4O2+2CaCO3 CO2+4C2H3O2-+2Ca2++4H2O 2) 3) a t infini il n'ya plus de craie donc n(CaCO3) = 0 dc x(max) = 0,014 t = infini n-0,028 0 0,014 0,028 0,014 0,014 a la fin de la réaction on a n(H20) = 0,014mol = m/M m = 0,014*18 = 0,252g a la fin de la réaction il y n(CO2) = 0,014 mol = V(CO2)/Vm a 20°C Vm = 22,4L/mol V(CO2) = 0,014 * 22,4 = 0,314L |
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