Corrigé contrôle de physique chimie terminale

« Correction du DS n°6: ch 10 et 11 Exercice 1 : Cinétique de l’hydrolyse de l’urée (/11) Q1- La concentration en urée devient nulle c’est donc une transformation totale. Q2- Cette réaction dure environ 2500 jours, on a donc le temps de l’observer, c’est donc une transformation lente. Q3- Le réactif limitant est l’urée, le temps de demi-réaction est donc le temps au bout duquel la moitié de l’urée initiale sera consommée.

Ainsi, à t1/2 on aura : [uréee]1/2 = [urée]0 / 2 = 0,050 mol.L-1. Par lecture graphique on trouve que le temps de demi-réaction est de 330 jours. Q4- La vitesse volumique de disparition de l’urée est définie par : vd = −d [urée] dt t1/2 Figure 1: Evolution temporelle de la concentration en urée La vitesse de disparition de l’urée à t= 0j est donc l’opposé au coefficient directeur de la tangente à la courbe en t=0j. vd = −0−0,100 =1,7.10−4 mol .

L−1 .

j −1 583−0 Q5- Le dosage de l’urée peut commencer que lorsque cette transformation chimique est terminée, soit après 2500 jours (soit presque 7 ans).

Cela est beaucoup trop long pour une analyse médicale ! Q6- Dans le cas d’une cinétique d’ordre 1 : vd = k.[urée](t) et on a toujours comme définition de la vitesse de disparition : vd = −d [urée] dt On obtient donc l’équation différentielle suivante : Q7- Si la solution à cette k .[urée](t)= équation −d [urée] dt différentielle ou d [urée ] +k .[urée](t)=0 dt −k .t est : [urée ](t )= A .

e alors d [urée ] =−k .

A .

e−k.

t=−k .[urée](t ) et donc on obtient bien : dt d [urée ] −k .t −k .t +k .[urée](t)=−k .

[ A].

e + k .

A .

e =0 dt Q8- A t= 0 j, on a : [urée ](t =0)=A .

e−k×0 =A=0,100 mol .

L−1 Q9- Si c’est une loi de vitesse d’ordre 1, on peut tracer ln([urée]) = f(t).

En effet : ln ([urée])=ln([urée]0 )−k .

t , donc on doit obtenir une droite donc le coefficient directeur est égal à -k. t (en jours) -1 [urée] (en mol.L ) ln([urée]) 0 185 370 555 740 925 0,100 0,066 0,044 0,029 0,020 0,013 -2,3 -2,7 -3,1 -3,5 -3,9 -4,3 Lorsqu’on trace la courbe on obtient une droite d’équation : ln[urée] = -2,31 - 2,19.10-3 .t avec in coefficient de corrélation de 0,9998. Cette transformation suit bien une loi de vitesse d’ordre 1. Q10- La valeur de la constante de vitesse 𝑘 de cette réaction est l’opposée du coefficient directeur de la courbe obtenue précédemment, soit 2,19.10-3 j-1. Q11- L’uréase n’est pas consommée à la fin de la transformation et elle permet d’augmenter la vitesse de la réaction car la constante est bien plus grande.

L’uréase joue donc la rôle de catalyseur. Q12- Pour comparer les échelles de temps : - soit on compare directement les constantes de vitesse : - soit on compare les temps de demi-réaction : t 1 /2 , 2= ln (2) =8,7.10−11 jours 9 8,0.10 soit t 1 /2 , 1= k 2 8,0.109 = =3,6.10 12 −3 k 1 2,2.10 ln(2) =315 jours 2,2.10−3 t 1 /2,1 315 12 = =3,6.10 t 1/2,2 8,7.10−7 La réaction avec l’uréase est 3,6.1012 fois plus rapide que sans.

Cela permet donc d’optimiser cette transformation chimique Exercice 2 : Pile ou accumulateur (/9) Soit l’équation de réaction : Cd2+(aq) + Ni(s)  Cd(s) + Ni2+(aq) Q1- Quotient de réaction Qr de la réaction 1 : Q2- Quotient de réaction Qr dans l’état initial : Qr= (réaction 1) [Ni 2+ ] 2+ [Cd ] Qr= 0,10 =1 0,10 Q3- On a Qr >K, donc la réaction se fera dans le sens indirect. Q4- Demi-équations électroniques se produisant dans chaque demi-pile : Cd (s) = Cd2+(aq) + 2e2+ - Ni (aq) + 2 e = Ni(s) C’est une oxydation C’est une réduction. Q5- L’électrode de nickel reçoit des électrons pour la réduction c’est donc le pôle positif, alors que l’électrode de cadmium libère des électrons lors de l’oxydation, c’est donc le pôle négatif. Q6- Le pont salin permet de fermer le circuit électrique et d’assurer l’électroneutralité des solutions grâce à la migration des ions qu’il contient. 2.

L’accumulateur Ni-Cd d’un téléphone sans fil, première génération Q7- Tableau d’avancement complété : Q8- Le cadmium est le réactif limitant, on a donc : n0 – xf = 0 d’où xf = n0 La quantité d’électron échangée vaut donc : ne = 2.xf = 2.n0 Q9- Quantité initiale de cadmium : n0= m 2,0 = =0,018 mol M 112,4 Capacité cet accumulateur : Q = z x xf x F = ne x F = 2 x n0 x F = 2 x 0,018 x 96 500 = 3 500 C 3.

L’accumulateur Ni-MH Q10- Intensité nécessaire pour réaliser la charge en 15 minutes : Q11- Durée de fonctionnement de cette pile : Δ t= Q 2900 = =11 000 s=183 min≈3 h I (0,27) I= Q 2900 =.... »