EPREUVE DE PHYSIQUE ET CHIMIE DU BACCALAUREAT 2012 (FILIERE SCIENCE MATHEMATIQUE)--AVEC CORRECTION

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voici aussi un exercice très utile concernant l'oxydation de l'ethanol


Oxydation de l'éthanol en acide éthanoïque.

Texte : la législation autorise l'addition de 5 % ( en volume) d'éthanol à l'essence. V_a=20 mL de ce carburant sont oxydés par une solution acidifiée de permanganate de potassium C= 0, 4mol/L .V_équivalent = 24 mL. r_éthanaol = 790 kg m^-3. C : 12 ; H : 1 ; O : 16 g/mol

Couples Ox/red : CH₃COOH/CH₃CH₂OH et MnO₄^-/Mn²⁺.

Questions traitant de la quantité de matière d'alcool exprimée en mole, en gramme ou en mL.

Analyse :

Il faut écrire les demi-équations électroniques puis l'équation bilan.

5 fois { CH₃CH₂OH +H₂O = 4H⁺ + 4e^- + CH₃COOH }

4 fois { MnO₄^- + 8H⁺ + 5e^- = Mn²⁺ + 4 H₂O }

5 CH₃CH₂OH + 4 MnO₄^- + 12H⁺ = 5 CH₃COOH + 4 Mn²⁺ + 11 H₂O .

d'où à l'équivalence : n(alcool) = 5/4 n( MnO₄^- ) = 1,25 n( MnO₄^- ).

Une quantité de matière (mol) est égal au volume (L) multipliée par la concentration (mol/L)

n(MnO₄^-) =C V_équivalent =0,4* 24 10^-3 = 9,6 10^-3 mol.

n(alcool) = 1,25 * 9,6 10^-3 = 0,012 mol ; n(alcool) = 12 mmol.

Une concentration (mol/L) est une quantité de matière (mol) divisée par un volume (L).

[alcool] = n(alcool) / V_a = 0,012/0,020 = 12/20 ; [alcool] = 0,6 mol/L.

Masse (g) d'alcool dans 1 L = quantité de matière (mol) * masse molaire (g/mol)

M = 12*2+6+16 = 46 g/mol ; m(alcool) = 0,6*46 = 27,6 g dans 1 L.

volume ( mL) = masse ( g) divisée par la masse volumique ( g/mL).

790 kg m^-3 = 790 *10³ / 10⁶ g/cm³ = 0,79 g/cm³ = 0,79 g/mL.

1 mL a une masse de 0,79 g

V mL ont une masse de 27,6 g

d'où le volume d'alcool : 27,6 / 0,79 = 35 mL dans 1 L de carburant

pourcentage volumique : 35/1000 *100 = 3,5 %.

a) exact : après l'équivalence l'ion permanganate de couleur violette est en excès.

 Seules les affirmations contenant l'une des informations suivantes sont donc exactes : 

alcool éthylique ou éthanol.
quantité de matière	concentration	masse dans 1 L	volume	% volumique
0,012 mol = 12 mmol	0,6 mol/L	27,6 g/L	35 mL	3,5 %

BONNE PREPARATION ET BONNE CHANCE