Strontium-90 a une activité spécifique de 5,21 x 10 12 Becquerel et une demi-vie de 28,79 ans. Calculez l'activité de 90 Sr après 135 ans se sont écoulés.

La désintégration radioactive est un processus de premier ordre: ln A A 0 = - kt et t 1/2 = ln 2 k A A 0 = e -kt = exp - ln 2 × t t 1 / 2 A = 5.21 x 10 12 x exp - ln 2 × 135 28 . 79 A = 2.02 x 10 11 Becquerel

Final

Chimie générale 2

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Question 1

# Cerclez la(les) molécule(s) qui sont susceptibles d'être solubles dans l'eau:

Solution

Les substances ayant des types similaires de forces intermoléculaires se dissolvent les unes dans les autres. L'eau est polaire et présente des liaisons hydrogène ⇒ Les molécules polaires et les molécules présentant des liaisons hydrogène sont susceptibles d'être solubles dans l'eau :

Question 2

Calculer le point de congélation d'une solution de CaCl₂ de concentration 2.00 M dans l'eau. Données : constante de dépression du point de congélation de l'eau = 1.853 K.kg.mol^-1

Solution

Le point de congélation abaissé dû à CaCl₂ : ΔT_f = - i x K_f x m ΔT_f = Tf_{solutionCaCl2} - Tf_water i = facteur i de van't Hoff = nombre d'ions/molécules produits par unité de formule m = molalité de la solution (en mol.kg^-1) K_f = constante de proportionnalité (constante d'abaissement du point de congélation) CaCl₂ = Ca²⁺ + 2 Cl^- ⟶ i = 3 Molalité : m (en mol.kg^-1) = n_CaCl2 (en mol) / m_water (en kg) n_CaCl2 = M_CaCl2 x V_solution et m_water = d_water x V_solution avec d_water = masse volumique en masse de l'eau = 1,00 kg.L^-1 Donc, m = M_CaCl2 / d_water = 2,00 mol.kg^-1 Point de congélation abaissé : ΔT_f = - i x K_f x m = - 3 x 1,853 x 2,00 = -11,1 K = - 11,1°C Donc, Tf_solution - Tf_water = - 11,1°C Donc, Tf_solution - 0 = -11,1°C Donc, Tf_solution = -11,1°C

Question 3

Voici une réaction : 2 NO (g) + O₂(g) → 2 NO₂(g) Nous mesurons la vitesse initiale de réaction de 3 expériences avec différentes concentrations initiales. Déterminez la constante de vitesse de la réaction. Exp1: [NO] = 0,010 M; [O₂] = 0,015 M; taux = 0,032 M.s^-1 Exp2: [NO] = 0,020 M; [O₂] = 0,015 M; taux = 0,064 M.s^-1 Exp3: [NO] = 0,010 M; [O₂] = 0,030 M; taux = 0,128 M.s^-1

Solution

Rate = k [NO]^α [O₂]^β Déterminons α : [NO]_exp2 = 2 x [NO]_exp1; [O₂]_exp2 = [O₂]_exp1 et rate_exp2 = 2 x rate_exp1 rate_exp2 = 2 x rate_exp1 ⇒ k [NO]_exp2^α [O₂]_exp2^β = 2 k [NO]_exp1^α [O₂]_exp1^β ⇒ k 2^α x [NO]_exp1^α [O₂]_exp1^β = 2 k [NO]_exp1^α [Cl₂]_exp1^β ⇒ 2^α = 2 ⇒ α = 1 Déterminons β : [NO]_exp3 = [NO]_exp2; [O₂]_exp3 = 2 [O₂]_exp2 et rate_exp3 = 4 x rate_exp2 rate_exp3 = 4 x rate_exp2 ⇒ k [NO]_exp3^α [O₂]_exp3^β = 4 k [NO]_exp2^α [O₂]_exp2^β ⇒ k [NO]_exp2^α 2^β [O₂]_exp2^β = 4 k [NO]_exp2^α [O₂]_exp2^β ⇒ 2^β = 4 ⇒ β = 2 Rate = k [NO][O₂]² Rate_exp1 = k [NO]_exp1 [O₂]_exp1² ⇒ k =

\frac{{Rate}_{\exp 1}}{{[NO]}_{\exp 1} [O}

₂]_exp1 =

\frac{0.032}{0.010 \times 0 . 015^{2}}

= 1.4 x 10⁴ M ^-2.s^-1

Question 4

Oxyde nitrique NO réagit avec le dioxygène pour former le dioxyde d'azote.

Le processus mécanistique est le suivant:

Étape 1: NO + NO $⇌$ N₂O₂ (k₁ et k_-1)

Étape 2: N₂O₂ + O₂ → 2 NO₂ (k₂)

1) Écrivez une équation chimique pour cette réaction

2) Écrivez la loi de vitesse pour la formation du dioxyde d'azote en utilisant la proposition mécanistique en supposant que la première étape est un équilibre rapide

3) Écrivez la loi de vitesse pour la formation du dioxyde d'azote sans suppositions sur les étapes rapides ou lentes

Assurez-vous d'éliminer les intermédiaires de l'expression de la vitesse

Solution

1) 2 NO + O₂ → 2 NO₂

2) Formation of nitrogen: - ∆[NO₂]/∆t

rate law: - (1/2) ∆[NO₂]/∆t = k₂[N₂O₂][O₂]

N₂O₂ is not a reactant or a product: it should be eliminated from the rate law.

Step 1 is a fast equilibrium: k₁[NO]² = k₋₁[N₂O₂]

∴ [N₂O₂] = k₁/k₋₁ [NO]²

- (1/2) ∆[NO₂]/∆t = k₂[N₂O₂][O₂]

∴ - ∆[NO₂]/∆t = 2k₂[N₂O₂][O₂]

∴ - ∆[NO₂]/∆t = 2 k₂/k₁k₋₁ [NO]²[O₂]

The rate law for the formation of nitrogen dioxide is 2k₂/k₁k₋₁ [NO]²[O₂]

3) N₂O₂ is an intermediate:

k₁[NO]² - k₋₁[N₂O₂] - k₂ [N₂O₂][O₂] = 0

∴ [N₂O₂] (k₋₁ + k₂[O₂]) = k₁[NO]²

∴ [N₂O₂] = k₁/ [( k₋₁ + k₂[O₂])][NO]²

- ∆[NO₂]/∆t = 2k₂[N₂O₂][O₂]

∴ - ∆[NO₂]/∆t = 2 k₂/k₁ * [NO]²[O₂] = k_f[NO]²[O₂]

Question 5

Strontium-90 a une activité spécifique de 5,21 x 10¹² Becquerel et une demi-vie de 28,79 ans.

Calculez l'activité de ⁹⁰Sr après 135 ans se sont écoulés.

Solution

La désintégration radioactive est un processus de premier ordre:

ln $(\frac{A}{A_{0}})$ = - kt et t_1/2 = $\frac{\ln 2}{k}$

$\frac{A}{A_{0}}$ = e^-kt = exp $(- \frac{\ln 2 \times t}{t_{1 / 2}})$

A = 5.21 x 10¹² x exp $(- \frac{\ln 2 \times 135}{28.79})$

A = 2.02 x 10¹¹ Becquerel

Question 6

1) Dessinez la structure de Lewis la plus stable pour SF₄, y compris les doublets non liants et les charges formelles. Dessinez les structures de résonance, le cas échéant.

2) Quelle est la géométrie de la molécule ?

3) Quel(s) est/sont le(s) angle(s) F-S-F ?

Solution

2) Géométrie en forme de balançoire

3) En raison de la paire d'électrons non liants sur le soufre: les angles 2 F-S-F sont < 90° et < 120°C

Question 7

Quel est le signe de ΔHrxn₀ pour une réaction dans laquelle les liaisons sont plus fortes dans les produits que dans les réactifs ? Expliquez.

Solution

ΔH_rxn = Σ H_{bonds broken} – Σ H_{bonds formed} = Σ H_bond (reactants) - Σ H_bond (products)

If which the bonds are stronger in the products than in the reactants:

Σ H_bond (reactants) < Σ H_bond (products)

⇒ ΔH_rxn < 0

Question 8

Si 100,0 mL d'une solution d'acide sulfurique de 0,275 M sont nécessaires pour neutraliser une solution de KOH, combien de moles de KOH doivent être présentes dans la solution?

Solution

Réaction de neutralisation: H₂SO₄ + 2 KOH → 2 H₂O + K₂SO₄

Selon l'équation: 2 moles de KOH réagissent avec 1 mole de H₂SO₄

n_KOH = 2 n_H2SO4

⇒n_KOH = 2 x [H₂SO₄] x V_H2SO4 = 2 x 100.0 x 10^-3 x 0.275

⇒ n_KOH = 5.5 x 10^-2 mol

Question 9

Un nouveau prototype de source lumineuse UV émet des photons à une longueur d'onde de 366,3 nm

1) Calculer l'énergie par photon.

2) Calculer l'énergie totale associée à l'émission de 1,50 x 10^-1 moles de photons à cette longueur d'onde

Solution

E = $\frac{hc}{λ}$

h = constante de Planck = 6.626 x 10^-34 m².kg.s^-1

c = vitesse de la lumière = 2.998 x 10⁸ m.s^-1

λ = longueur d'onde (en m) = 366.3 nm = 3.663 x 10^-7 m

E = $\frac{6.626 \times 10^{- 34} \times 2.998 \times 10^{8}}{3.663 \times 10^{- 7}}$

E = 5.423 x 10^-19 J

E_{n moles photons} = n x N_A x E_{1 photon}

n = nombre de moles (en mol)

N_A = nombre d'Avogadro = 6.022 x 10²³

E_{n moles photons} = n x N_A x E_{1 photon}

E_{n moles photons} = 1.50 x 10^-1 x 6.022 x 10²³ x 5.423 x 10^-19 J

E_{n moles photons} = 4.899 x 10⁴ J

Question 10

L'anion thiosulfate (S₂O₃^2-) est utilisé dans l'industrie textile pour le traitement du chlore en excès.

Équilibrez la réaction d'oxydoréduction en conditions acides en sachant que l'acide faible HSO₄^- est formé.

Solution

Première demi-réaction :

S₂O₃^2- → HSO₄^- (non équilibrée)

S₂O₃^2- + 5 H₂O → 2 HSO₄^- + 8 H⁺ + 8 e^- (équilibrée)

Deuxième demi-réaction :

Cl₂ → Cl^- (non équilibrée)

Cl₂ + 2 e^- → 2 Cl^-

Réaction d'oxydoréduction :

S₂O₃^2- + 5 H₂O + 4 Cl₂ → 2 HSO₄^- + 8 H⁺ + 8 Cl^-

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