Un QROC de chimie qui balaie tout le programme

Le troisième exercice du bac S 2010 Asie, noté sur 6,5 points pour une durée conseillée de 1 h 18, prend la forme d'un QROC : pour chaque question, une seule proposition est juste, et le choix doit être justifié, sauf mention contraire. Il parcourt six thèmes de chimie : autoprotolyse de l'eau, cinétique, estérification, taux d'avancement, titrage, électrolyse et piles.

Autoprotolyse de l'eau

L'équation est H2O + H2O = H3O+ + HO−, et sa constante d'équilibre est le produit ionique de l'eau, Ke. Le corrigé montre que Ke s'interprète aussi comme la constante d'acidité du couple H2O/HO−, car la demi-équation de ce couple combinée à celle de H3O+/H2O redonne l'autoprotolyse. Il faut bien repérer quel est l'acide dans chaque couple.

Cinétique et estérification

La vitesse volumique de réaction est proportionnelle au coefficient directeur de la tangente à la courbe x(t) : elle est maximale à l'instant initial. Pour la courbe 3, qui atteint 0,6 mol, l'analyse est décisive : avec 0,6 mol d'acide et 0,6 mol d'alcool, c'est l'avancement maximal, alors que l'estérification est limitée. Ni une température plus élevée ni un catalyseur ne déplacent l'état final : cette courbe est impossible sans intervenir sur le système. L'ester HCOO−(CH2)2−CH3 est le méthanoate de propyle.

Taux d'avancement et constante d'équilibre

Le tableau donne xfinal = 0,050 mol et un avancement maximal de 0,20 mol, d'où τ = 0,25. Le piège est d'oublier les nombres stœchiométriques. La constante d'équilibre ne dépend que de la température, alors que le taux d'avancement final dépend à la fois de K et de la composition initiale.

Titrage d'un acide fort

L'acide AH réagissant de façon quasi totale avec l'eau, la réaction support du titrage est H3O+ + HO− = 2 H2O. La méthode des tangentes parallèles donne VE = 50 mL et pHE = 7,0 : seul le bleu de bromothymol, dont la zone de virage est 6,0 − 7,6, convient.

Électrolyse à anode soluble et piles

Un générateur relié à deux lames de plomb impose une transformation forcée : c'est une électrolyse. La lame reliée à la borne + est le siège d'une oxydation et s'amincit, celle reliée à la borne − s'épaissit par dépôt de plomb. Pour la pile plomb/fer, le quotient de réaction initial vaut 40, très inférieur à K = 3,0 × 10^10 : le fer est consommé et la masse de sa lame diminue. Dans le mélange des deux solutions avec une seule lame de plomb, le quotient vaut aussi 40, mais le sens direct exige du fer métallique, absent : le système n'évolue pas.

Conseils

Dans un QROC, la justification courte compte autant que le choix. Le corrigé donne pour chaque item la réponse et l'argument attendu, avec les pièges qui font tomber sur une proposition voisine.