Correction ENITA Chimie 2008 !!

Première question :

1.1. [H] : 1s¹          [C] : 1s²2s²2p²                      [N] : 1s²2s²2p³                      [O] : 1s²2s²2p⁴

1.2.                         NH₂

                                               C = O

                               NH₂

1.3.1. ∆rH° = D(N₂) + 2 D(H₂)+1/2 D(O₂) +∆subH°(C(gr))-(D(C=O) +2D(C-N) +4D(N-H))-∆subH°(urée(s))      AN : ∆rH° = -212kJ.moL^-1

1.3.2. La molécule est stabilisée par délocalisation des électrons π.

1.3.3. ∆rH°(urée)_réelle = ∆rH°(urée)_théorique - ∆rH°_résonance AN : ∆rH°(urée)_réelle = 121 kJ.moL^-1

Deuxième question :

2.1. ∆rH° = ∆fH°_(urée(s)) + ∆fH°_(eua(l)) – 2 ∆fH°_(NH3(g)) - ∆fH°_(CO2(g))                                AN : ∆rH° = -133 kJ .moL^-1 réaction exothermique

2.2. ∆rS° = S°_(urée(s)) + S°_(eua(l)) – 2 S°_(NH3(g)) - S°_(CO2(g))    ∆rS° = -424 J.moL^-1.K^-1 diminution du désordre

2.3.1. ∆rG° = ∆rH° - T . ∆rS°              et K = exp (-∆rG°/RT)        AN : K = 1,7 . 10¹ réaction spontanée

2.3.2. Deux méthodes :

                utiliser la même méthode qu’en 2.3.1.

                Van’t Hoff                                                                           AN : K’ = 2,38 . 10^-1 ou 2,66 . 10^-1

2.3.3. ∆rH° - T’’ . ∆rS° = 0                  AN : T’’ = 314K

2.4. Si on augmente la température, l’équilibre est déplacé dans le sens endothermique donc ici le sens 2 ( sens indirect).

Si on augmente la pression l’équilibre est déplacé dans le sens à faire diminuer le nombre de molécules de gaz donc ici le sens 1 ( direct).

2.5.1.

	2 NH3(g)          +     CO2(g)       =    OC(NH2)2(s) +    H2O(l)				NT(gaz)
E.I.	5 mol	2 mol	0	0	7
E.F.	5- 2x	2-x	x	x	7-3x
activités	(5-2x)pT/((7-3x)po)	(2-x)pT/((7-3x)po)	1	1

K = (7-3x)³po³ / (((5-2x)²(2-x)p_T³) avec p_o = 1 bar

2.5.2.       réactif limitant  CO_2(g)  donc x = 1,8 mol          

Avec la relation trouvée en  2.5.1. p_T = 3,528 bar = (7-3x) RT/V      RT/V = 2,2 usi

P_i = 7 RT/V = 15,4 bar

Troisième question:

3.1. v(t) = k . [urée]¹ . 1 = -d[urée]/dt ici l’activité de l’eau est de 1 ( solvant ).

Donc d[urée]/[urée] = - k . dt                            ln([urée](t)/[urée]_o = -k . t

t	0	9600	18220	28600
ln([urée](t)/[urée]o	0	-1,578 . 10-1	-2,984 . 10-1	-4,700 . 10-1

Avec la calculatrice on trace ln([urée](t)/[urée]_o)  = f(t) et on trouve une droite de coefficient de corrélation proche de 0,9999 donc cela confirme que le modèle utilisé au départ est valide. L’ordre partiel en urée est donc de 1.

3.2. la pente de la droite est égale à –k. Donc k = 1,64 . 10^-5 min^-1.

3.3. k₁ = A . exp ( -E_a/RT₁)  et            k₂ = A . exp ( -E_a/RT₂) d’où

                E_a = RT₁T₂/(T₁-T₂) . ln ( k₁/k₂)            AN : E_a = 1,29 . 10⁵ J.moL^-1

3.4.1. nature = enzyme et fonction = catalyseur

3.4.2. Le calcul de A donne 2,98 . 10¹⁵ min^-1 et avec k₃ = A . exp ( -E_a/RT₃) on trouve T₃ = 3489K. A cette température les réactifs seraient détruits.

Quatrième question :

4.1. OC(NH₂)₂ + H₂O                           =             CO₂ + N₂ + 6H⁺ + 6e^-

4.2. BrO^- + 2H⁺ + 2e^-                           =             Br^- + H₂O

4.2. OC(NH₂)₂ + 3BrO^-         ->            CO₂ + N₂ + 3Br^- + 2H₂O

4.3.1.Diagramme à 10%

    H₂CO₃             H₂CO₃/ HCO₃^-            HCO₃^-             HCO₃^-/CO₃^2-               CO₃^2-       pH     0                        5,4                     6,4                               9,3                 11,3                           14

A pH = 12,8 seul l’ion carbonate est majoritaire dans la solution.

4.3.2. K_a1 = [H₃O⁺].[ HCO₃^-]/[ H₂CO₃] ; Ka₂ = [H₃O⁺].[ CO₃^2-]/[ HCO₃^-] ; C_totale = [ H₂CO₃] + [ HCO₃^-] + [CO₃^2-]

Donc      [ H₂CO₃]/ C_totale . 100 = 1/(1 + Ka₁/h + Ka₁ . Ka₂/h²)

                [ HCO₃^-]/ C_totale . 100 = 1/(h/Ka₁ + 1 + Ka₂/h)

                [ CO₃^2-]/ C_totale . 100 = 1/(h²/Ka₁Ka₂ + h/Ka₂ +1)

4.3.3.       Volume de N₂ = 0,96 mL. Alors n(N₂) = 4 . 10^-5 mol = n(urée). Donc m = 2,4 . 10^-3g et t = 1,2 g . L^-1. La patient est atteint d’urémie…….