Étude cinétique d'une transformation chimique : (8 points) Un mélange de volume $V = 100\text{ mL}$ contient initialement $n_i(H_2O_2) = 3.10^{-3}\text{ mol}$ d'eau oxygénée, $n_i(I^-) = 5.10^{-3}\text{ mol}$ d'ions iodure et $n_i(H^+) = 4.10^{-2}\text{ mol}$ d'ions hydrogène. La réaction chimique qui se produit est modélisée par l'équation : $H_2O_{2(aq)} + 2I^-_{(aq)} + 2H^+_{(aq)} \longrightarrow I_{2(aq)} + 2H_2O_{(l)}$ Le suivi temporel de la formation de diiode $I_{2(aq)}$ a permis de tracer la courbe $[I_{2(aq)}] = f(t)$ ci-contre. Q43. La valeur de la vitesse volumique de réaction à $t_0 = 0$ est :

$v_0 = 1\text{ mmol.L}^{-1}\text{.min}^{-1}$

$v_0 = 2\text{ mmol.L}^{-1}\text{.min}^{-1}$

$v_0 = 3,5\text{ mmol.L}^{-1}\text{.min}^{-1}$

$v_0 = 5\text{ mmol.L}^{-1}\text{.min}^{-1}$

$v_0 = 10\text{ mmol.L}^{-1}\text{.min}^{-1}$

Acide acétylsalicylique : (7 points) L'acide acétylsalicylique de formule $C_9H_8O_4$, connu sous le nom d'aspirine est utilisé dans de nombreux médicaments pour ses propriétés antalgiques et anti-inflammatoires. On dissout un comprimé d'aspirine dans le volume $V = 100\text{ mL}$ d'eau pure pour obtenir une solution aqueuse $(S)$. La conductivité de la solution $(S)$ vaut $\sigma = 109\text{ mS.m}^{-1}$. La transformation chimique qui se produit est modélisée par l'équation : $C_9H_8O_{4(aq)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons C_9H_7O_{4(aq)}^- + H_3O^+_{(aq)}$ Données : - $\lambda_1 = \lambda_{C_9H_7O_{4(aq)}^-} = 3,6.10^{-3}\text{ S.m}^2\text{.mol}^{-1}$ ; $\lambda_2 = \lambda_{H_3O^+_{(aq)}} = 35,0.10^{-3}\text{ S.m}^2\text{.mol}^{-1}$ - On néglige l'effet des ions $HO^-_{(aq)}$ sur la conductivité de la solution $(S)$ - $M(C_9H_8O_4) = 180\text{ g.mol}^{-1}$ ; $K_e = 10^{-14}$ - $\log(2,82) = 0,45$ ; $2,82 \times 38,6 \simeq 109$ ; $9 \times 27,8 \simeq 250$ Q47. La valeur de la concentration molaire effective en ions oxonium dans la solution $(S)$ est :

$[H_3O^+_{(aq)}] = 2,82.10^{-3}\text{ mol.L}^{-1}$

$[H_3O^+_{(aq)}] = 1,41.10^{-3}\text{ mol.L}^{-1}$

$[H_3O^+_{(aq)}] = 3,86.10^{-2}\text{ mol.L}^{-1}$

$[H_3O^+_{(aq)}] = 1,93.10^{-2}\text{ mol.L}^{-1}$

$[H_3O^+_{(aq)}] = 1,09.10^{-4}\text{ mol.L}^{-1}$

Acide monochloroéthanoïque : (4 points) On considère une solution aqueuse $(S)$, d'acide monochloroéthanoïque de formule $ClCH_2COOH$, de volume $V$, de concentration molaire $C = 10^{-2}\text{ mol.L}^{-1}$ et de $pH = 2,43$. Données : $10^{0,57} = 3,7$ ; $10^{-0,43} = 0,37$ ; $10^{0,43} = 2,7$ Q52. Les concentrations molaires des espèces $ClCH_2COOH_{(aq)}$ et $ClCH_2COO^-_{(aq)}$ dans la solution $(S)$ vérifient l'égalité :

$[ClCH_2COOH_{(aq)}] = 5.[ClCH_2COO^-_{(aq)}]$

$[ClCH_2COOH_{(aq)}] = 2,5.[ClCH_2COO^-_{(aq)}]$

$[ClCH_2COOH_{(aq)}] = 1,7.[ClCH_2COO^-_{(aq)}]$

$[ClCH_2COOH_{(aq)}] = 10.[ClCH_2COO^-_{(aq)}]$

$[ClCH_2COOH_{(aq)}] = 12,5.[ClCH_2COO^-_{(aq)}]$

Produit pharmaceutique : (9 points) Certains produits pharmaceutiques sont fabriqués à partir de l'éthanamine (l'éthylamine), de formule chimique $C_2H_5NH_2$, qui est une base selon Brönsted. On prépare une solution aqueuse $(S_B)$ d'éthanamine de concentration molaire $C_B = 2,0.10^{-2}\text{ mol.L}^{-1}$ et de $pH = 11,5$. Données : $pK_e = 14$ ; $10^{-0,5} \simeq 0,316$ ; $10^{0,5} \simeq 3,16$ ; $16^2 = 256$ ; $128 \div 6 \simeq 21$ Q56. La transformation chimique qui a eu lieu lors de la préparation de la solution $(S_B)$ est modélisée par l'équation :

$C_2H_5NH_{2(l)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons C_2H_5NH_{3(aq)}^+ + H_3O^+_{(aq)}$

$C_2H_5NH_{2(aq)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons C_2H_5NH_{3(aq)}^+ + HO^-_{(aq)}$

$C_2H_5NH_{2(aq)} + H_3O^+_{(aq)} \rightleftharpoons C_2H_5NH_{3(aq)}^+ + H_2O_{(l)}$

$C_2H_5NH_{2(aq)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons C_2H_5NH_{(aq)}^- + H_3O^+_{(aq)}$

$C_2H_5NH_{2(aq)} + HO^-_{(aq)} \rightleftharpoons C_2H_5NH_{(aq)}^- + H_2O_{(l)}$

Produit pharmaceutique : (9 points) Certains produits pharmaceutiques sont fabriqués à partir de l'éthanamine (l'éthylamine), de formule chimique $C_2H_5NH_2$, qui est une base selon Brönsted. On prépare une solution aqueuse $(S_B)$ d'éthanamine de concentration molaire $C_B = 2,0.10^{-2}\text{ mol.L}^{-1}$ et de $pH = 11,5$. Données : $pK_e = 14$ ; $10^{-0,5} \simeq 0,316$ ; $10^{0,5} \simeq 3,16$ ; $16^2 = 256$ ; $128 \div 6 \simeq 21$ Q57. L'expression du taux d'avancement final de la réaction est :

$\tau = \frac{10^{pH-pK_e}}{C_B}$

$\tau = \frac{10^{pK_e-pH}}{C_B}$

$\tau = \frac{10^{-pH}}{C_B - pK_e}$

Médecine Chimie 2021 - Question 13 of 20

Système chimique en état d'équilibre : (6 points)

On introduit initialement dans un bécher une solution aqueuse d'acide méthanoïque $H C O_{2} H_{(a q)}$ et une solution aqueuse d'éthanoate de sodium $N a_{(a q)}^{+} + C H_{3} C O_{2 (a q)}^{-}$ . Les deux solutions ont même volume $V$ et même concentration molaire $C$ .

La transformation chimique qui se produit est modélisée par l'équation
$H C O_{2} H_{(a q)} + C H_{3} C O_{2 (a q)}^{-} ⇌ H C O_{2 (a q)}^{-} + C H_{3} C O_{2} H_{(a q)}$ de constante d'équilibre $K = 10$ .

Données :
- $K_{A 1} (C H_{3} C O_{2} H_{(a q)} / C H_{3} C O_{2 (a q)}^{-}) = 1, 8.1 0^{- 5}$
- $10 ≃ 3, 16$ ; $76 \times 416 ≃ 3, 16.1 0^{4}$

Q53. L'expression du taux d'avancement final à l'état d'équilibre du système est :

τ = \frac{1 + K}{K}

τ = \frac{K}{1 + K}

τ = \frac{K}{1 - K}

τ = \frac{1 - K}{K}

τ = \frac{1 - K}{1 + K}