i/- a/- définir les expressions suivantes : isomère de conformation, équivalence acido-basique, base de brønsted, système stable.
b/- dans (100\text{ m\ell}) dacide oxalique à (0,01\text{ mol/\ell}) on ajoute (40\text{ m\ell}) dune solution acidifiée de permanganate de potassium de même concentration.
1- écris léquation-bilan de la réaction.
2- détermine la concentration des ions manganèse en fin de réaction.
3- après (10\text{ min}) la réaction sachève ; détermine la vitesse moyenne de disparition des ions permanganate.
4- cite les facteurs cinétiques de cette réaction.

ii/- on considère deux acides-$a$-aminés a et b ayant respectivement deux et trois atomes de carbone.
1) a) écris la formule semi-développée des composés a et b. nomme-les.
b) entre a et b, quelle est la molécule chirale ? justifie ta réponse.
2) a) en mélangeant (1\text{ mol}) de a et (1\text{ mol}) de b, on obtient deux dipeptides mixtes. écris léquation de la réaction de formation de chacun des dipeptides mixtes.
b) comment faire pour navoir un seul dipeptide.

iii/- un ester a a pour formule : $\text{r-c}_{\backslash\text{o-r}}^{//\text{o}}$
$\text{r}$ et $\text{r}$ étant des radicaux alkyles $-\text{c}_n\text{h}_{2n+1}$.
la masse molaire de cet ester a est $\text{m} = 116\text{ g.mol}^{-1}$.
par hydrolyse de cet ester a, on obtient deux composés b et c.
1° écrire léquation chimique traduisant la réaction dhydrolyse.
2° le composé b obtenu est un acide carboxylique. on en prélève une masse $\text{m} = 1,5\text{ g}$ que lon dilue dans de leau pure. la solution obtenue est dosée par une solution dhydroxyde de sodium de concentration $\text{c} = 2\text{ mol.\ell}^{-1}$. léquivalence a lieu lorsque lon a versé $\text{v} = 12,5\text{ cm}^3$ de la solution dhydroxyde de sodium.
a) quelle est la masse molaire du composé b ?
b) donner sa formule semi-développée et son nom.
3° a) le composé c a pour formule brute $\text{c}_4\text{h}_{10}\text{o}$. donner ses différents isomères.
b) en déduire les différentes formules semi-développées possibles pour lester a. donner dans chaque cas envisagé le nom de lester.
4° loxydation de c conduit à un composé d qui donne avec la d.n.p.h un précipité jaune mais est sans action sur le réactif de schiff.
a) quels sont la formule semi-développée et le nom de d ?
b) quel est le composé c ?
c) donner maintenant la formule semi-développée de lester.

iv/- on mélange un volume $\text{v}_\text{a}$ dune solution dacide chlorhydrique à $2.10^{-2}\text{ mol/\ell}$ et un volume $\text{v}_\text{b}$ dune solution dhydroxyde de sodium à $4.10^{-2}\text{ mol/\ell}$.
la solution s obtenue a un volume de $75\text{ m\ell}$ contenant $1,5.10^{-3}\text{ mol}$ dions hydroxyde.
1) a) écris léquation bilan de la réaction et donne ses caractéristiques.
b) détermine le ph de la solution s.
2) a) calcule les volumes $\text{v}_\text{a}$ et $\text{v}_\text{b}$.
b) détermine la concentration molaire de toutes les espèces chimiques présentes dans la solution s.
3) a) quel volume $\text{v}_\text{a}$ de la solution chlorhydrique faut-il rajouter à la solution s pour atteindre léquivalence acido-basique ?
4) on mélange ensuite la solution s et un volume v dune solution dacide méthanoïque à $5.10^{-2}\text{ mol/\ell}$ pour obtenir une solution tampon.
a) écris léquation-bilan de la réaction.

Question

i/- a/- définir les expressions suivantes : isomère de conformation, équivalence acido-basique, base de brønsted, système stable.
b/- dans (100\text{ m\ell}) dacide oxalique à (0,01\text{ mol/\ell}) on ajoute (40\text{ m\ell}) dune solution acidifiée de permanganate de potassium de même concentration.
1- écris léquation-bilan de la réaction.
2- détermine la concentration des ions manganèse en fin de réaction.
3- après (10\text{ min}) la réaction sachève ; détermine la vitesse moyenne de disparition des ions permanganate.
4- cite les facteurs cinétiques de cette réaction.

ii/- on considère deux acides-$a$-aminés a et b ayant respectivement deux et trois atomes de carbone.
1) a) écris la formule semi-développée des composés a et b. nomme-les.
b) entre a et b, quelle est la molécule chirale ? justifie ta réponse.
2) a) en mélangeant (1\text{ mol}) de a et (1\text{ mol}) de b, on obtient deux dipeptides mixtes. écris léquation de la réaction de formation de chacun des dipeptides mixtes.
b) comment faire pour navoir un seul dipeptide.

iii/- un ester a a pour formule : $\text{r-c}_{\backslash\text{o-r}}^{//\text{o}}$
$\text{r}$ et $\text{r}$ étant des radicaux alkyles $-\text{c}_n\text{h}_{2n+1}$.
la masse molaire de cet ester a est $\text{m} = 116\text{ g.mol}^{-1}$.
par hydrolyse de cet ester a, on obtient deux composés b et c.
1° écrire léquation chimique traduisant la réaction dhydrolyse.
2° le composé b obtenu est un acide carboxylique. on en prélève une masse $\text{m} = 1,5\text{ g}$ que lon dilue dans de leau pure. la solution obtenue est dosée par une solution dhydroxyde de sodium de concentration $\text{c} = 2\text{ mol.\ell}^{-1}$. léquivalence a lieu lorsque lon a versé $\text{v} = 12,5\text{ cm}^3$ de la solution dhydroxyde de sodium.
a) quelle est la masse molaire du composé b ?
b) donner sa formule semi-développée et son nom.
3° a) le composé c a pour formule brute $\text{c}_4\text{h}_{10}\text{o}$. donner ses différents isomères.
b) en déduire les différentes formules semi-développées possibles pour lester a. donner dans chaque cas envisagé le nom de lester.
4° loxydation de c conduit à un composé d qui donne avec la d.n.p.h un précipité jaune mais est sans action sur le réactif de schiff.
a) quels sont la formule semi-développée et le nom de d ?
b) quel est le composé c ?
c) donner maintenant la formule semi-développée de lester.

iv/- on mélange un volume $\text{v}_\text{a}$ dune solution dacide chlorhydrique à $2.10^{-2}\text{ mol/\ell}$ et un volume $\text{v}_\text{b}$ dune solution dhydroxyde de sodium à $4.10^{-2}\text{ mol/\ell}$.
la solution s obtenue a un volume de $75\text{ m\ell}$ contenant $1,5.10^{-3}\text{ mol}$ dions hydroxyde.
1) a) écris léquation bilan de la réaction et donne ses caractéristiques.
b) détermine le ph de la solution s.
2) a) calcule les volumes $\text{v}_\text{a}$ et $\text{v}_\text{b}$.
b) détermine la concentration molaire de toutes les espèces chimiques présentes dans la solution s.
3) a) quel volume $\text{v}_\text{a}$ de la solution chlorhydrique faut-il rajouter à la solution s pour atteindre léquivalence acido-basique ?
4) on mélange ensuite la solution s et un volume v dune solution dacide méthanoïque à $5.10^{-2}\text{ mol/\ell}$ pour obtenir une solution tampon.
a) écris léquation-bilan de la réaction.

Accepted Answer

Voici la résolution détaillée et rigoureuse de l'exercice **IV** présenté sur votre feuille.

# Explanation:

🆕 New Concept Discovered: Réactions acido-basiques et solutions tampons
*Étude quantitative des mélanges acide fort / base forte et effet tampon.*

---

## Step 1: Équation-bilan de la réaction et caractéristiques (Question 1.a)

La réaction a lieu entre l'acide chlorhydrique (acide fort, totalement dissocié en ions hydronium $ \text{H}_3\text{O}^+ $) et l'hydroxyde de sodium (base forte, totalement dissociée en ions hydroxyde $ \text{OH}^- $).

L'équation-bilan de la réaction s'écrit :
$$ \text{H}_3\text{O}^+ + \text{OH}^-
ightarrow 2\,\text{H}_2\text{O} $$

**Caractéristiques de cette réaction :**
* Elle est **rapide**.
* Elle est **totale** (quantitative).
* Elle est **exothermique** (libère de la chaleur).

---

## Step 2: Détermination du pH de la solution S (Question 1.b)

La solution finale $ S $ de volume $ V = 75\text{ mL} $ contient un excès d'ions hydroxyde $ \text{OH}^- $ égal à $ n(\text{OH}^-)_{\text{restant}} = 1,5 \cdot 10^{-3}\text{ mol} $.

Calculons la concentration molaire des ions hydroxyde $ [\text{OH}^-] $ dans la solution $ S $ :
$$ [\text{OH}^-] = \frac{n(\text{OH}^-)_{\text{restant}}}{V} = \frac{1,5 \cdot 10^{-3}\text{ mol}}{75 \cdot 10^{-3}\text{ L}} = 0,02\text{ mol/L} = 2 \cdot 10^{-2}\text{ mol/L} $$

À $ 25^\circ\text{C} $, le produit ionique de l'eau est $ K_e = [\text{H}_3\text{O}^+][\text{OH}^-] = 10^{-14} $. On en déduit la concentration en ions hydronium :
$$ [\text{H}_3\text{O}^+] = \frac{K_e}{[\text{OH}^-]} = \frac{10^{-14}}{2 \cdot 10^{-2}} = 5 \cdot 10^{-13}\text{ mol/L} $$

Le pH de la solution $ S $ est :
$$ \text{pH} = -\log[\text{H}_3\text{O}^+] = -\log(5 \cdot 10^{-13}) \approx 12,3 $$

---

## Step 3: Calcul des volumes $ V_A $ et $ V_B $ (Question 2.a)

Nous disposons d'un système de deux équations à deux inconnues :

1. **Conservation du volume total :**
   $$ V_A + V_B = V = 75\text{ mL} \quad \Rightarrow \quad V_A + V_B = 75 \quad \text{(Équation 1)} $$

2. **Bilan de matière des ions $ \text{OH}^- $ :**
   La réaction étant totale et se déroulant en milieu basique (excès de $ \text{OH}^- $), la quantité de matière finale d'ions $ \text{OH}^- $ est égale à la quantité initiale apportée par la base moins la quantité d'acide apportée qui a réagi mole à mole :
   $$ n(\text{OH}^-)_{\text{restant}} = C_B \cdot V_B - C_A \cdot V_A $$
   Avec $ C_A = 2 \cdot 10^{-2}\text{ mol/L} $, $ C_B = 4 \cdot 10^{-2}\text{ mol/L} $ et $ n(\text{OH}^-)_{\text{restant}} = 1,5 \cdot 10^{-3}\text{ mol} $ :
   $$ (4 \cdot 10^{-2}) \cdot V_B - (2 \cdot 10^{-2}) \cdot V_A = 1,5 \cdot 10^{-3} $$
   En exprimant les volumes en litres ($\text{L}$), ou en multipliant tout par $10^3$ pour travailler directement en millilitres ($\text{mL}$) :
   $$ 40 \cdot V_B - 20 \cdot V_A = 1,5 \quad \Rightarrow \quad 4 \cdot V_B - 2 \cdot V_A = 0,15 \quad \text{(Équation 2)} $$

Résolvons le système :
De l'Équation 1, on a : $ V_A = 75 \cdot 10^{-3} - V_B $.
Substituons dans l'Équation 2 :
$$ 4 \cdot V_B - 2 \cdot (75 \cdot 10^{-3} - V_B) = 0,15 $$
$$ 4 \cdot V_B - 0,15 + 2 \cdot V_B = 0,15 $$
$$ 6 \cdot V_B = 0,30 \quad \Rightarrow \quad V_B = 0,05\text{ L} = 50\text{ mL} $$

On en déduit $ V_A $ :
$$ V_A = 75\text{ mL} - 50\text{ mL} = 25\text{ mL} $$

---

## Step 4: Concentration molaire de toutes les espèces chimiques dans S (Question 2.b)

Les espèces chimiques présentes en solution sont : $ \text{Na}^+ $, $ \text{Cl}^- $, $ \text{OH}^- $ et $ \text{H}_3\text{O}^+ $.

* **Ions chlorure $ \text{Cl}^- $ (spectateurs) :**
  $$ [\text{Cl}^-] = \frac{C_A \cdot V_A}{V} = \frac{2 \cdot 10^{-2}\text{ mol/L} \cdot 25\text{ mL}}{75\text{ mL}} = \frac{0,5 \cdot 10^{-3}\text{ mol}}{75 \cdot 10^{-3}\text{ L}} \approx 6,67 \cdot 10^{-3}\text{ mol/L} $$

* **Ions sodium $ \text{Na}^+ $ (spectateurs) :**
  $$ [\text{Na}^-] = \frac{C_B \cdot V_B}{V} = \frac{4 \cdot 10^{-2}\text{ mol/L} \cdot 50\text{ mL}}{75\text{ mL}} = \frac{2 \cdot 10^{-3}\text{ mol}}{75 \cdot 10^{-3}\text{ L}} \approx 2,67 \cdot 10^{-2}\text{ mol/L} $$

* **Ions hydroxyde $ \text{OH}^- $ :**
  $$ [\text{OH}^-] = 2 \cdot 10^{-2}\text{ mol/L} $$

* **Ions hydronium $ \text{H}_3\text{O}^+ $ :**
  $$ [\text{H}_3\text{O}^+] = 5 \cdot 10^{-13}\text{ mol/L} $$

---

## Step 5: Volume d'acide additionnel pour atteindre l'équivalence (Question 3.a)

À l'équivalence acido-basique, la quantité totale d'acide fort apportée doit être égale à la quantité totale de base forte :
$$ n(\text{H}_3\text{O}^+)_{\text{total}} = n(\text{OH}^-)_{\text{total}} $$
$$ C_A \cdot (V_A + V_{A_1}) = C_B \cdot V_B $$

Nous pouvons aussi raisonner directement sur l'excès d'ions $ \text{OH}^- $ présents dans la solution $ S $ qu'il faut neutraliser :
$$ C_A \cdot V_{A_1} = n(\text{OH}^-)_{\text{restant}} $$
$$ 2 \cdot 10^{-2} \cdot V_{A_1} = 1,5 \cdot 10^{-3} $$
$$ V_{A_1} = \frac{1,5 \cdot 10^{-3}}{2 \cdot 10^{-2}} = 0,075\text{ L} = 75\text{ mL} $$

Il faut donc rajouter $ 75\text{ mL} $ de solution d'acide chlorhydrique.

---

## Step 6: Mélange tampon - Équation et calcul du volume V (Question 4)

On mélange la solution $ S $ (contenant $ 1,5 \cdot 10^{-3}\text{ mol} $ de $ \text{OH}^- $) avec un volume $ V $ d'acide méthanoïque $ \text{HCOOH} $ à $ C_C = 5 \cdot 10^{-2}\text{ mol/L} $.

### a) Équation-bilan de la réaction
L'acide méthanoïque (acide faible) réagit de façon quasi-totale avec les ions hydroxyde (base forte) :
$$ \text{HCOOH} + \text{OH}^-
ightarrow \text{HCOO}^- + \text{H}_2\text{O} $$

### b) Calcul du volume $ V $
Une solution tampon est obtenue lorsque les concentrations de l'acide faible et de sa base conjuguée sont égales ($ \text{pH} = \text{p}K_a $). Cela correspond à la **demi-équivalence** de cette réaction.

Pour consommer la moitié de l'acide méthanoïque introduit et le transformer en sa base conjuguée $ \text{HCOO}^- $, la quantité d'ions $ \text{OH}^- $ présente doit être égale à la moitié de la quantité initiale d'acide méthanoïque :
$$ n(\text{OH}^-) = \frac{n(\text{HCOOH})_{\text{initial}}}{2} $$
$$ 1,5 \cdot 10^{-3}\text{ mol} = \frac{C_C \cdot V}{2} $$
$$ 1,5 \cdot 10^{-3} = \frac{5 \cdot 10^{-2} \cdot V}{2} $$
$$ 3 \cdot 10^{-3} = 5 \cdot 10^{-2} \cdot V $$
$$ V = \frac{3 \cdot 10^{-3}}{5 \cdot 10^{-2}} = 0,06\text{ L} = 60\text{ mL} $$

---

# Answer:

1. **a)** Équation : $ \text{H}_3\text{O}^+ + \text{OH}^-
ightarrow 2\,\text{H}_2\text{O} $ (rapide, totale, exothermique).
   **b)** $ \text{pH} \approx 12,3 $.
2. **a)** $ V_A = 25\text{ mL} $ et $ V_B = 50\text{ mL} $.
   **b)** Concentrations :
   * $ [\text{Na}^+] \approx 2,67 \cdot 10^{-2}\text{ mol/L} $
   * $ [\text{Cl}^-] \approx 6,67 \cdot 10^{-3}\text{ mol/L} $
   * $ [\text{OH}^-] = 2 \cdot 10^{-2}\text{ mol/L} $
   * $ [\text{H}_3\text{O}^+] = 5 \cdot 10^{-13}\text{ mol/L} $
3. **a)** $ V_{A_1} = 75\text{ mL} $.
4. **a)** Équation : $ \text{HCOOH} + \text{OH}^-
ightarrow \text{HCOO}^- + \text{H}_2\text{O} $.
   **b)** $ V = 60\text{ mL} $.

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QUESTION IMAGE

Question

Explanation:

Step 1: Équation-bilan de la réaction et caractéristiques (Question 1.a)

Step 2: Détermination du pH de la solution S (Question 1.b)

Step 3: Calcul des volumes \( V_A \) et \( V_B \) (Question 2.a)

Step 4: Concentration molaire de toutes les espèces chimiques dans S (Question 2.b)

Answer: