Cours en ligne physique chimie en Première

Chapitres physique-chimie en Première

Exercices et corrigés sur l’évolution d’un système chimique en 1ère

Cours en ligne de physique-chimie en Première

Ces exercices corrigés au niveau 1ère pour la spécialité physique chimie sur l’évolution d’un système chimique pourront vous aider à mieux comprendre les notions des réactions chimiques. Vous pourrez mieux appréhender les exercices sur la réactivité des métaux avec l’acide, la réaction entre les ions iodure et l’eau oxygénée. Si vous avez des difficultés ou souhaitez exceller, nous proposons des professeurs particuliers de physique chimie pour les élèves de première pour travailler à l’aide d’un enseignant qualifié et expérimenté.

Vous pouvez consulter d’autres exercices et corrigés de physique chimie en première sur notre site : exercices sur les outils de description d’un système chimique, exercices sur les structures et propriétés de la matière ou encore les molécules organiques, etc.

QCM sur l’évolution d’un système chimique en 1ère

Question 1 : L’avancement est

a. un nombre sans dimension

b. un coefficient stœchiométrique

c. une grandeur homogène à une quantité de matière

Question 2 :

Dans la réaction

$\mathrm{CH_4+2O_2\rightarrow CO_2+2H_2O}$

On note $x$ l’avancement et on suppose que dans l’état initial, il n’y a aucun produit dans le système.

a. l’avancement pour le dioxygène est égal à $2x$

b. l’avancement pour le dioxygène vaut $-2x$

c. la quantité de matière du dioxygène est opposée à celle du dioxyde de carbone

d. la quantité de matière d’eau vaut $2x$

Question 3 :

Dans la réaction

$\mathrm{CH_4+2O_2\rightarrow CO_2+2H_2O}$

on note $x$ l’avancement, supposé strictement positif, et on suppose que dans l’état initial, le système contient $1,0$ mol de méthane et 3,0 mol de dioxygène.

a. pour une certaine valeur de l’avancement, les quantités de matière de dioxyde de carbone et d’eau sont égales.

b. les quantités de matière de dioxyde de carbone et d’eau ne sont jamais égales.

Corrigé du QCM de 1ère sur la description d’un système chimique

Question 1 : La bonne proposition est la C

Question 2 :

a et b sont faux, car l’avancement est unique pour toute la réaction.

C’est faux, car une quantité de matière ne peut pas être négative.

Question 3 :

Lorsque l’avancement vaut $x$ , on a

$\mathrm{n(CO_2)}=x$ et $\mathrm{n(H_2O)}=2x$

La relation $x=2x$ donne $x=0$ , ce qui est exclu par l’énoncé.

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Exercices sur l’évolution d’un système chimique en 1ère

Exercice sur la réactivité des métaux avec l’acide.

Les solutions acides comportent une grande quantité d’ions hydrogène $\mathrm{H^+}$

Un métal M est attaqué par l’acide s’il réagit de façon totale avec l’ion hydrogène.

On donne les couples

$\mathrm{M^{n+}/M}$ et $\mathrm{H^+/H_2}$

où $n$ est un nombre entier valant 1, 2 ou 3.

a. Combien vaut $n$ pour le fer en supposant qu’il se transforme en ion fer II ?

b. Ecrire dans le cas général l’équation de la réaction entre le métal M et l’ion hydrogène.

c. Qu’observe-t-on expérimentalement quand on plonge une plaque d’un métal M dans une solution acide qui l’attaque ?

Exercice sur la réaction entre les ions iodure et l’eau oxygénée.

Voici les couples d’oxydoréduction de l’eau oxygénée $\mathrm{H_2O_2}$ et de l’ion iodure $\mathrm{I^-}$

$\mathrm{H_2O_2/H_2O}$ et $\mathrm{I_2/I^-}$

On introduit dans un bécher un volume $V_1=100~\mathrm{mL}$ d’une solution d’eau oxygénée de concentration $c_1=0,16~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$ , un volume $V_2=100~\mathrm{mL}$ d’une solution de acidifiée de concentration en ions iodure $c_2=0,10~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$ .

a. Écrire les demi-équations rédox.

b. En déduire l’équation de la réaction d’oxydoréduction entre l’eau oxygénée et l’iodure.

c. Pourquoi l’énoncé mentionne-t-il que la solution est « acidifiée » ?

d. Calculer les quantités de matière introduite de chacun des deux réactifs.

e. En déduire la quantité de matière d’eau oxygénée et d’ions iodure lorsque l’avancement vaut 0,005 mol.

f. Calculer la concentration en diiode $I_2$ dans la solution quand l’avancement vaut 0,005 mol.

g. Pourquoi ne peut-on pas poser la même question pour l’eau ?

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Corrigé des exercices sur la description d’un système chimique en 1ère

Corrigé de l’exercice sur la réactivité des métaux avec l’acide en première

a. Le couple est $\mathrm{Cu^{2+}/Cu}$ donc $n=2$

b. Les demi-équations s’écrivent

$\mathrm{M=M^{n+}+ne^-}$

$\mathrm{2H^++2e^-=H_2}$

On multiplie la première équation par 2 et la seconde par $n$ , on les ajoute pour éliminer les $2n$ électrons

$\mathrm{2M+2nH^+=2M^{n+}+H_2}$

c. On observe

* la dégradation de la plaque de métal

* le dégagement du dihydrogène gazeux, avec des bulles

* l’éventuelle coloration de la solution qui se charge en ions $M^{n+}$ si ceux-ci donnent une couleur particulière à la solution (par exemple, les ions cuivre II donnent une couleur bleue à la solution).

Corrigé sur la réaction entre les ions iodure et l’eau oxygénée

a. $\mathrm{H_2O_2+2H^++2e^-=2H_2O}$

$\mathrm{2I^-=I_2+2e^-}$

b. En additionnant les deux réactions

$\mathrm{H_2O_2+2I^-+2H^+\rightarrow 2H_2O+I_2}$

c.La présence des ions hydrogène dans les réactifs nécessite une acidification de la solution.

d. $n_0(H_2O_2)=c_1V_1=0,016~\mathrm{mol}$

$n_0(I^-)=c_2V_2=0,1010~\mathrm{mol}$

e. Le tableau d’avancement donne, en cours de réaction, quand l’avancement vaut $x$

$n(H_2O_2)=0,016-x$

$n(I^-)=0,010-2x$

$n(I_2)=x$

On a donc $n(I^-)=0~\mathrm{mol}$

f. On a de même

$n(I_2)=0,005~\mathrm{mol}$

Or le volume de la solution vaut

$V=V_1+V_2=200~\mathrm{mL}$

donc $c(I_2)=n/V=0,025~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$

g. L’eau est le solvant, elle est donc largement présente dès le début de la réaction, et la quantité totale d’eau est largement supérieure à la quantité produite par la réaction.

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