P.C.E.M : PHYSICO-CHIMIE 3 - Oxydoréduction - Tampon -Thermo

 

Toutes les données sont pour T = 300 K.

Pour simplifier les calculs on prendra R = 8 J.mol-1.K-1 et à 300 K :

2,3 RT/F = 0,06 J.C-1 et 2,3 R T = 6000 J.mol-1

Pour le couple : ClOH (aq) = ClO-(aq) + H+(aq) on donne  :  pKa = 7,0

Pour le couple :  a ClOH (aq) + b H+(aq) + c e-  = d Cl-(aq) + e H2O on donne  : E01 = 1,40 V

Pour le couple Fe3+(aq)/Fe2+(aq) on donne E02 = 0,80 V

Pour le couple I2(aq)/I-(aq)  on donne E03 = 0,54 V

 

1) Pour la réaction : ClOH (aq) = H+(aq) + ClO-(aq) la variation d'enthalpie libre de réaction DRG0 est de :

On prendra 2,3 R T = 6000 J.mol-1

A : DRG0 (298) = 42 KJ.mol-1- B : DRG0 (298) = -42 KJ.mol-1 - C : DRG0 (298) = -22 KJ.mol-1

D : DRG0 (298) = 22 KJ.mol-1 - E : DRG0 (298) = 52 KJ.mol-1

 

Soit l'équilibre chimique : a Cl-(aq) + b Fe3+(aq) + c H2O(l) = d H+(aq) + e ClOH (aq) + f Fe2+(aq)

 

2) La constante KR de cet équilibre est :

Réponse A : KR(300) = 1030 - Réponse B : KR(300) = 10-30 - Réponse C : KR(300) = 1020

Réponse D : KR(300) = 10-20 - Réponse E : KR(300) = 105

On prendra 2,3 RT/F = 0,06

 

3) On mélange initialement 0,02 mole de Fe2+(aq) , 0,015 mole de Fe3+(aq) , 0,02 mole de Cl-(aq) et 0,03 mole de ClOH(aq). Le pH de la solution est fixé à pH = 5 grâce à une solution tampon. Le volume total du mélange réalisé est de V = 1 L. Une fois l'équilibre réalisé les molarités  des diverses espèces chlorées seront :

 

Réponse A : Cl-(aq)  = 0,03 mol.L-1    - ClOH(aq) = 0,02 mol.L-1   - ClO-(aq) = 0,01 mol.L-1

Réponse B : Cl-(aq)  = 0,025 mol.L-1   - ClOH(aq) = 0,03 mol.L-1   - ClO-(aq) = 5 10-12 mol.L-1

Réponse C : Cl-(aq)  = 0,002 mol.L-1   - ClOH(aq) = 0,06 mol.L-1   - ClO-(aq) = 4 10-5 mol.L-1

Réponse D : Cl-(aq)  = 0,03 mol.L-1   - ClOH(aq) = 0,02 mol.L-1   - ClO-(aq) = 2 10-4 mol.L-1

Réponse E : Cl-(aq)  = 0,05 mol.L-1   - ClOH(aq) = 0,02 mol.L-1   - ClO-(aq) = 2 10-3 mol.L-1

 

3) On veut préparer un litre de solution tampon de pH = 7 à partir d'une solution S1 de ClOH(aq) à 0,1 mol.L-1 et d'une solution aqueuse S2 de soude (Na+,OH-) à C2 mole.L-1.

Pour cela on mélange 500 mL de S1 à 500 mL de S2.

La solution S2 de soude doit avoir pour molarité :

Réponse A : C2 = 0,025 mol.L-1 - Réponse B : C2 = 0,030 mol.L-1

Réponse C : C2 = 0,050 mol.L-1 - Réponse D : C2 = 0,0125 mol.L-1

Réponse E : C2 = 0,015 mol.L-1

 

4) On réalise à pH = 0, le titrage de V1 = 25 mL d'une solution de I-(aq) de molarité C1 inconnue par une solution de ClOH(aq) de molarité C2 = 0,05 mol.L-1. Il faut verser V2 = 12,5 mL de cette solution de ClOH(aq)  pour atteindre le point équivalent du titrage. La molarité C1 de la solution de I-(aq) est de :

Réponse A : C1 = 0,050 mol.L-1 - Réponse B : C1 = 0,020 mol.L-1

Réponse C : C1 = 0,025 mol.L-1 - Réponse D : C1 = 0,060 mol.L-1

Réponse E : C1 = 0,030 mol.L-1

 

5) Les nombres d'oxydation des atomes de Chlore sont :

Réponse A : + IV dans ClOH et + V dans ClO-

Réponse B : - III dans ClOH et - III dans ClO-

Réponse C : + I dans ClOH et + I dans ClO-

Réponse D : - II dans ClOH et - II dans ClO-

Réponse E : + III dans ClOH et + I dans ClO-