Exercice 1.
1. L' aluminium 27 comporte, pour un atome de cet élément
et de cet isotope:
13 protons dans le noyau, 27-13, soit 14 neutrons.
Autour de ces 27 nucléons gravitent 13 électrons.
Le fluor 19 comporte, quant à lui:
9 protons dans le noyau, 19-9, soit 10 neutrons.
Autour de ces 19 nucléons gravitent 9 électrons.
2. L' atome d' aluminium a pour structure électronique: (K)2(L)8(M)3.
L' atome d' aluminium peut facilement perdre trois électrons sur sa couche externe et acquérir la configuration électronique du gaz rare le plus proche, le néon:
On obtient alors le cation aluminium (III), Al3+.
L' atome de fluor a tendance à gagner un électron afin d' acquérir la configuration électronique du gaz rare le plus proche, le néon:
(K)2(L)8.
On obtient alors l' anion fluorure, F-.
3. On obtient le trifluorure d' aluminium (III), de formule brute AlF3, et de structure ionique Al3+ + 3 F-.
4. La masse molaire du trifluorure d' aluminium (III) est égale 1.27 + 3.19 g.mol-1, soit 84 g.mol-1.
Exercice 2.
1. 2 Al + 3 F2 = 2 AlF3.
2. On part de 10 g d' aluminium et de 15 L de difluor,
mesurés dans les conditions noramles de température et de
pression.
La masse d' aluminium correspond à un nombre de moles d' aluminium égal à 10 / 27 mol, soit 0.37 mol.
Le volume de difluor correspond à un nombre de moles de difluor égal à 15 / 22,4 mol, soit 0,670 mol.
3. En fin de réaction il restera 0,670-0,555 mol
de difluor, soit 0,12 mol.
Le volume restant sera égal à 0,12.22,4
L, soit 2,69 L.
Il ne restera plus d' aluminium.
Il se sera formé 0,37 mol de trifluorure d' aluminium
(III).
La masse de trifluorure d' aluminium (III) formé
est égale à 0,37.84 g, soit 31,08 g.
Exercice 3.
La réaction du dosage des anions sulfate est la suivante:
Ba2+ + SO42- = BaSO4.
La masse molaire du sulfate de baryum est égale à 1.137,3 + 1.32 + 4.16 g.mol-1, soit 233,3 g.mol-1.
La masse de précipité obtenu correspond à un nombre de moles de sulfate de baryum égal à 150.10-3 / 233,3 mol, soit 6,43.10-4 mol.
Ce nombre de moles correspond au même nombre de moles d' anions sulfate présent dans les 100 mL d' eau minérale.
Dans un litre de cette eau il y a donc dix fois plus d' anions sulfate, soit 6,43.10-3 mol.
La masse molaire de l' anion sulfate est égale à 1.32 + 4.16 g.mol-1, soit 96 g.mol-1, soit 96 000 mg.mol-1.
La masse de sulfate présent dans un litre d' eau minérale est donc égale à 96 000.6,43.10-3 mg, soit 617,28 mg.
Exercice 4.
1. Na+ + OH- + H3O+ + Cl- = Na+ + OH- + 2 H2O.
2. L' acide chlorhydrique , de concentration inconnue, a été dilué dix fois.
La prise d' essai est de 25 mL de solution diluée dix fois.
Le dosage est effectué avec de l' hydroxyde de sodium de concentration égale à 0,1 mol.L-1.
Le volume équivalent est égal à 17,7 mL.
Le nombre de moles d' ions hydroxyde versé à l' équivalence est égal à 17,7.10-3.0,1 mol, soit 1,77.10-3 mol.
Ce nombre de moles correspond au même nombre de moles d' ions hydronium présents dans les 25 mL de la prise d' essai.
La concentration de l' acide chlorhydrique dilué dix fois est donc égale à 1,77.10-3 / 25.10-3 mol.L-1, soit 0,071 mol.L-1.
3. La concentration initiale de l' acide chlorhydrique non dilué est donc dix fois plus élevée, soit 0,71 mol.L-1.
Exercice 5.
1. Oxydation du métal zinc en ions Zn (II):
Zn = Zn2+ + 2 e.
Réduction des ions hydronium en dihydrogène:
2H3O+ + 2 e = H2 + 2 H2O.
Bilan redox:
2 H3O+ + Zn = Zn2+ + H2 + 2 H2O.
Equation complète:
2 (H3O+ +Cl-) + Zn = (Zn2+ +2 Cl-) + H2 + 2 H2O.
2. On attaque une masse de zinc égale à 1 g.
Le nombre de moles de zinc correspondant est égal à 1 / 65,4 mol, soit 0,0153 mol.
Le nombre de moles de dihydrogène dégagé est égal à ce m^me nombre de moles, soit 0,0153 mol.
Le volume molaire du dihydrogène dans les conditions normales de température et de pression est égal à 22,4 L.
Le volume de dihydrogène dégagé est égal à 0,0153.22,4 L, soit 0,343 L.