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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 292 — #300
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Exercices
CHAPITRE 5 – FORCES INTERMOLÉCULAIRES
1. Comment peut-on interpréter l’évolution constatée ?
On indique ci-après les valeurs de la solubilité s de deux gaz triatomiques dans l’eau, exprimée en mol·L −1 , sous la pression atmosphérique.
gaz
CO 2
SO 2
s
3, 8.10 −2 1, 77
2. Comment peut-on interpréter l’importante différence observée ?
3. Cette même solubilité s est égale à 31,1 mol·L −1 dans le cas de l’ammoniac NH 3 . Comment expliquer une valeur aussi importante de la solubilité comparée aux valeurs précédemment rencontrées dans l’exercice ?
5.3 Recristallisation (d’après Centrale-Supélec) (##)
L’objectif de cet exercice est de purifier un échantillon solide d’acide fumarique par recristallisation dans l’eau. Le solide étudié contient essentiellement de acide fumarique et peut
contenir de petites quantités d’acide maléique ou d’acide benzoïque.
COOH
HOOC
Acide maléique A
COOH
Acide fumarique B
HOOC
Acide benzoïque C
COOH
1. Rappeler très brièvement la mise en œuvre classique de la recristallisation d’un solide dans
un solvant. Les solubilités massiques dans l’eau de l’acide maléique, de l’acide fumarique et
de l’acide benzoïque sont fournies à la fin de l’exercice. Ces solubilités seront considérées
comme indépendantes de la présence d’autres espèces dissoutes, elles évaluent la quantité de
matière de chacune des substances que l’on peut dissoudre par litre de solvant.
2. Quels paramètres sont à considérer pour rendre compte de la solubilité d’une espèce chimique dans l’eau ? Quels sont ceux qui diffèrent entre l’acide maléique et l’acide fumarique ?
Permettent-ils de prévoir quel est l’acide le plus soluble ? On envisage la recristallisation dans
l’eau d’un échantillon contenant 10,0 g d’acide fumarique et 1,0 g d’acide maléique.
3. Calculer V min , le volume minimal d’eau nécessaire pour effectuer cette recristallisation en
ayant intégralement dissous l’échantillon à 100 °C (373 K).
4. Avec ce volume V min d’eau, calculer la masse d’acide fumarique solide isolée après filtration à 25 °C (298 K). Cet acide obtenu est-il pur ?
5. Quel inconvénient peut présenter l’utilisation d’un volume d’eau supérieur au volume
minimal nécessaire V min ?
On envisage désormais la recristallisation dans l’eau d’un échantillon, contenant de l’acide
benzoïque et 10,0 g d’acide fumarique.
6. À quelle condition sur la masse m d’acide benzoïque présente dans l’échantillon la recristallisation dans le même volume V min d’eau peut-elle donner de l’acide fumarique solide pur
à 25 °C ?
Données : Solubilités s exprimées en grammes d’espèce chimique par litre d’eau pure.
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CHAPITRE 5 – FORCES INTERMOLÉCULAIRES
1. Comment peut-on interpréter l’évolution constatée ?
On indique ci-après les valeurs de la solubilité s de deux gaz triatomiques dans l’eau, exprimée en mol·L −1 , sous la pression atmosphérique.
gaz
CO 2
SO 2
s
3, 8.10 −2 1, 77
2. Comment peut-on interpréter l’importante différence observée ?
3. Cette même solubilité s est égale à 31,1 mol·L −1 dans le cas de l’ammoniac NH 3 . Comment expliquer une valeur aussi importante de la solubilité comparée aux valeurs précédemment rencontrées dans l’exercice ?
5.3 Recristallisation (d’après Centrale-Supélec) (##)
L’objectif de cet exercice est de purifier un échantillon solide d’acide fumarique par recristallisation dans l’eau. Le solide étudié contient essentiellement de acide fumarique et peut
contenir de petites quantités d’acide maléique ou d’acide benzoïque.
COOH
HOOC
Acide maléique A
COOH
Acide fumarique B
HOOC
Acide benzoïque C
COOH
1. Rappeler très brièvement la mise en œuvre classique de la recristallisation d’un solide dans
un solvant. Les solubilités massiques dans l’eau de l’acide maléique, de l’acide fumarique et
de l’acide benzoïque sont fournies à la fin de l’exercice. Ces solubilités seront considérées
comme indépendantes de la présence d’autres espèces dissoutes, elles évaluent la quantité de
matière de chacune des substances que l’on peut dissoudre par litre de solvant.
2. Quels paramètres sont à considérer pour rendre compte de la solubilité d’une espèce chimique dans l’eau ? Quels sont ceux qui diffèrent entre l’acide maléique et l’acide fumarique ?
Permettent-ils de prévoir quel est l’acide le plus soluble ? On envisage la recristallisation dans
l’eau d’un échantillon contenant 10,0 g d’acide fumarique et 1,0 g d’acide maléique.
3. Calculer V min , le volume minimal d’eau nécessaire pour effectuer cette recristallisation en
ayant intégralement dissous l’échantillon à 100 °C (373 K).
4. Avec ce volume V min d’eau, calculer la masse d’acide fumarique solide isolée après filtration à 25 °C (298 K). Cet acide obtenu est-il pur ?
5. Quel inconvénient peut présenter l’utilisation d’un volume d’eau supérieur au volume
minimal nécessaire V min ?
On envisage désormais la recristallisation dans l’eau d’un échantillon, contenant de l’acide
benzoïque et 10,0 g d’acide fumarique.
6. À quelle condition sur la masse m d’acide benzoïque présente dans l’échantillon la recristallisation dans le même volume V min d’eau peut-elle donner de l’acide fumarique solide pur
à 25 °C ?
Données : Solubilités s exprimées en grammes d’espèce chimique par litre d’eau pure.
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