CONSTITUTION ET TRANSFORMATION DE LA MATIÈRE

Annales PC

• L’industrie chimique produit chaque année 180 millions de tonnes d’ammoniac. L’ammoniac est principalement utilisé dans la production d’engrais et dans le stockage de l’énergie. C’est aussi un carburant potentiel pour les années futures, notamment dans le domaine des transports maritimes.

  Dans les conditions normales de température et de pression, l’ammoniac, de formule NH₃, est un gaz incolore à l’odeur très désagréable.

  Cet exercice comporte deux parties : la première s’intéresse à la molécule d’ammoniac et ses propriétés chimiques, la seconde traite de la synthèse de l’ammoniac et de l’amélioration du procédé.

  1. Étude de la molécule et de ses propriétés chimiques

  Données :

  • numéro atomique de l’azote : Z(N) = 7 ;

  • électronégativités : χ(N) = 3,04 ; χ(H) = 2,20 ; χ(O) = 3,44 ;

  • la géométrie de la molécule d’ammoniac est pyramidale ;

  • pKA du couple NH₄⁺ (aq) / NH₃ (aq) = 9,2 ;

  • zones de virage de quelques indicateurs colorés :

  

   

  Pour vérifier la dissolution de l’ammoniac dans l’eau, on réalise l’expérience dite du jet d’eau.

  Sous la hotte, on remplit de gaz ammoniac un ballon bien sec.

  On immerge le tuyau de caoutchouc dans un cristallisoir contenant de l’eau à pH = 7. On observe alors un jet d’eau dans le ballon. Une fois le ballon totalement rempli de solution, on y ajoute du BBT.

  

  Q3. Définir une base selon Brönsted.

  Q4. Écrire l’équation de la réaction modélisant la transformation de l’ammoniac avec l’eau.

  Q5. En déduire, en la justifiant, la couleur de la solution obtenue.

  On mesure le pH de la solution aqueuse d’ammoniac obtenue : pH = 11,0.

  Q6. Indiquer l’espèce qui prédomine en justifiant la réponse à l’aide d’un diagramme de prédominance.

  On simule le titrage d’un volume VB = 20,0 mL d’une solution aqueuse d’ammoniac de pH = 11,0 par de l’acide chlorhydrique (H₃O⁺(aq) ; Cl^- (aq)) de concentration C_A = 0,100 mol·L^-1.

  On obtient la courbe suivante :

  

  Figure 1 : courbe simulée du titrage de 20,0 mL de la solution aqueuse d’ammoniac par l’acide chlorhydrique de concentration 0,100 mol·L^-1.

  Q7. Écrire l’équation de la réaction support du titrage.

  Q8. Justifier l’utilisation du rouge de méthyle comme indicateur coloré pour ce titrage.

  Q9. Déterminer la valeur de la concentration C_B de la solution aqueuse d’ammoniac choisie pour cette simulation.

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