Chemistry Labs

Olympiade Internationale de Chimie · Année 1999

Problèmes

  1. Problème 1Un composé Q (masse molaire 122.0 g mol−1^{-1}) est constitué de carbone, d'hydrogène et d'oxygène. PARTIE A. Les enthalpies standard de formation de COX2(g)\ce{CO2(g)} et HX2O(l)\ce{H2O(l)} à 25.00 ∘C25.00\ ^\circ\mathrm{C} valent −393.51-393.51 et −285.83-285.83 kJ mol−1^{-1} ; R=8.314R = 8.314 J K−1^{-1} mol−1^{-1} (masses atomiques : H = 1.0, C = 12.0, O = 16.0). Un échantillon de 0.6000 g de Q solide est brûlé dans un excès d'oxygène dans une bombe calorimétrique contenant 710.0 g d'eau à 25.000 ∘C25.000\ ^\circ\mathrm{C}. Après réaction, la température est 27.250 ∘C27.250\ ^\circ\mathrm{C} ; il s'est formé 1.5144 g de COX2(g)\ce{CO2(g)} et 0.2656 g de HX2O(l)\ce{H2O(l)}. (1.1) Déterminer la formule moléculaire de Q et écrire l'équation équilibrée (avec états) de sa combustion. (1.2) La chaleur spécifique de l'eau étant 4.184 J g−1^{-1} K−1^{-1} et la variation d'énergie interne ΔU∘=−3079\Delta U^\circ = -3079 kJ mol−1^{-1}, calculer la capacité calorifique du calorimètre (eau exclue). (1.3) Calculer l'enthalpie standard de formation ΔHf∘\Delta H_f^\circ de Q. PARTIE B. Le partage de Q entre benzène et eau à 6 ∘C6\ ^\circ\mathrm{C} donne les concentrations d'équilibre (cB,cW)(c_B, c_W) en mol dm−3^{-3} : (0.0118, 0.00281), (0.0478, 0.00566), (0.0981, 0.00812), (0.156, 0.0102). On suppose qu'il n'existe qu'une espèce de Q dans le benzène et que Q est monomère dans l'eau. (1.4) Montrer par le calcul si Q est monomère ou dimère dans le benzène. (1.5) Pour une solution diluée idéale, ΔTf=R(Tf0)2Xs/ΔHf\Delta T_f = R(T_f^0)^2 X_s/\Delta H_f ; masse molaire du benzène 78.0 g mol−1^{-1}, le benzène pur gèle à 5.40 ∘C5.40\ ^\circ\mathrm{C} sous 1 atm et ΔHf=9.89\Delta H_f = 9.89 kJ mol−1^{-1}. Calculer le point de congélation d'une solution de 0.244 g de Q dans 5.85 g de benzène.Solutions: 1