Première · Chapitre 2
Suivre et modéliser l'évolution d'un système chimique
Entraîne-toi par niveau (★ à ★★★), puis attaque les sujets type bac. Chaque correction se dévoile question par question.
Exercices d'entraînement
1EntraînementAjuster l'équation de combustion de l'éthanol
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Ajuster l'équation de combustion de l'éthanol
Énoncé
L'éthanol C₂H₆O brûle dans le dioxygène de l'air en donnant du dioxyde de carbone et de l'eau.
- •Réactifs : C₂H₆O et O₂
- •Produits : CO₂ et H₂O
Rappeler la différence entre une transformation chimique et une transformation physique.
Ajuster l'équation de la réaction.
2EntraînementCalculer des quantités de matière
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Calculer des quantités de matière
Énoncé
On dispose de 11,7 g de chlorure de sodium NaCl solide et de 250 mL d'une solution de glucose à 0,20 mol·L⁻¹.
- •M(NaCl) = 58,5 g·mol⁻¹
- •n = m / M pour un solide
- •n = C × V pour une solution
Calculer la quantité de matière de NaCl.
Calculer la quantité de matière de glucose en solution.
3EntraînementUn premier tableau d'avancement
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Un premier tableau d'avancement
Énoncé
On fait réagir 2,0 mol de dihydrogène avec 3,0 mol de diazote selon l'équation N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃ (synthèse de l'ammoniac).
- •N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃
- •n₀(N₂) = 3,0 mol ; n₀(H₂) = 2,0 mol
Calculer l'avancement maximal xmax que permettrait chaque réactif pris isolément.
Identifier le réactif limitant et calculer xmax réel ainsi que la quantité de NH₃ formée.
4EntraînementDissolution et conservation de la masse
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Dissolution et conservation de la masse
Énoncé
On dissout totalement 4,0 g de sulfate de cuivre CuSO₄ solide dans de l'eau pour obtenir 200 mL de solution.
- •M(CuSO₄) = 160 g·mol⁻¹
- •La dissolution est une transformation physique
Expliquer pourquoi la dissolution n'est pas une transformation chimique.
Calculer la concentration en quantité de matière de la solution obtenue.
5EntraînementAttaque du magnésium par l'acide chlorhydrique
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Attaque du magnésium par l'acide chlorhydrique
Énoncé
On introduit un ruban de magnésium de masse m = 1,00 g dans 50,0 mL d'une solution d'acide chlorhydrique de concentration 2,0 mol·L⁻¹.
- •Mg + 2 H⁺ → Mg²⁺ + H₂
- •M(Mg) = 24,3 g·mol⁻¹
Calculer les quantités de matière initiales de magnésium et d'ions H⁺.
Déterminer le réactif limitant.
Calculer la quantité de dihydrogène formée.
6EntraînementVérifier des proportions stœchiométriques
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Vérifier des proportions stœchiométriques
Énoncé
On mélange 0,40 mol de fer Fe et 0,20 mol de soufre S pour former du sulfure de fer, selon Fe + S → FeS.
- •Fe + S → FeS
- •Proportions stœchiométriques : n₀(A)/a = n₀(B)/b
Le mélange est-il dans les proportions stœchiométriques ?
Calculer la composition du système à l'état final.
Quelle masse de soufre faudrait-il ajouter initialement pour que le mélange soit stœchiométrique sans changer la quantité de fer ?
7EntraînementMasse de dioxyde de carbone rejetée
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Masse de dioxyde de carbone rejetée
Énoncé
Un camping-gaz brûle du butane C₄H₁₀ selon 2 C₄H₁₀ + 13 O₂ → 8 CO₂ + 10 H₂O. On brûle entièrement 29 g de butane.
- •M(C₄H₁₀) = 58 g·mol⁻¹
- •M(CO₂) = 44 g·mol⁻¹
Calculer la quantité de matière de butane brûlée.
En déduire la quantité de matière puis la masse de CO₂ produite.
8EntraînementDéterminer la formule d'un hydrocarbure par combustion
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Déterminer la formule d'un hydrocarbure par combustion
Énoncé
Un hydrocarbure gazeux CxHy est brûlé en présence d'un excès de dioxygène. La combustion complète de 0,010 mol de cet hydrocarbure produit 0,030 mol de CO₂ et 0,040 mol de H₂O.
- •CxHy + (x + y/4) O₂ → x CO₂ + (y/2) H₂O
Exprimer x en fonction des quantités de matière de CO₂ et d'hydrocarbure, puis le calculer.
Exprimer y de la même façon à partir de l'eau formée, puis le calculer.
Identifier cet hydrocarbure et écrire l'équation complète de sa combustion.
Sujets type bac
Sujets originaux au format du bac, inspirés des annales de Labolycée .
1Type bacType bac — Le gonflage des coussins gonflables (airbags)
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Type bac — Le gonflage des coussins gonflables (airbags)
Énoncé
Lors d'un choc, un airbag se gonfle en quelques dizaines de millisecondes grâce à la décomposition très rapide de l'azoture de sodium NaN₃ contenu dans le générateur de gaz. La réaction, déclenchée par une étincelle, produit du diazote N₂ qui gonfle le coussin, ainsi que du sodium métallique.
- •Équation : 2 NaN₃ → 2 Na + 3 N₂
- •M(NaN₃) = 65 g·mol⁻¹ ; M(Na) = 23 g·mol⁻¹
- •Dans les conditions de l'habitacle, un volume molaire Vm = 24 L·mol⁻¹ est utilisé pour les gaz
- •Volume d'un airbag conducteur : environ 60 L
1. Identifier le réactif et les produits de cette réaction. S'agit-il d'une transformation chimique ? Justifier.
2. Calculer la quantité de matière de diazote nécessaire pour gonfler un airbag de 60 L.
3. En déduire la quantité de matière de NaN₃ qu'il faut faire réagir.
4. Calculer la masse de NaN₃ qu'il faut placer dans le générateur.
5. Calculer la masse de sodium métallique également produite.
6. Le sodium métallique est très réactif et dangereux au contact de l'eau. Expliquer pourquoi les générateurs réels contiennent des additifs qui le transforment en composé inoffensif.
2Type bacType bac — Synthèse et rendement de l'aspirine
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Type bac — Synthèse et rendement de l'aspirine
Énoncé
L'aspirine (acide acétylsalicylique) est synthétisée au laboratoire à partir d'acide salicylique et d'anhydride acétique, en présence d'acide sulfurique comme catalyseur. Un élève fait réagir m = 2,0 g d'acide salicylique avec un volume V = 5,0 mL d'anhydride acétique en excès, puis isole et sèche le solide obtenu.
- •Acide salicylique C₇H₆O₃ + anhydride acétique → aspirine C₉H₈O₄ + acide acétique
- •M(acide salicylique) = 138 g·mol⁻¹ ; M(anhydride acétique) = 102 g·mol⁻¹ ; M(aspirine) = 180 g·mol⁻¹
- •Masse volumique de l'anhydride acétique : ρ = 1,08 g·mL⁻¹
- •Masse d'aspirine obtenue après purification : mexp = 1,9 g
1. Calculer la quantité de matière d'acide salicylique engagée.
2. Calculer la masse puis la quantité de matière d'anhydride acétique introduite.
3. Justifier que l'acide salicylique est le réactif limitant.
4. Calculer la masse maximale d'aspirine que l'on pourrait obtenir (rendement de 100 %).
5. Calculer le rendement de la synthèse.
6. Proposer deux raisons pour lesquelles le rendement est inférieur à 100 %.