TRAVAUX TUTORES 1

Effectuez le QCM intitulé "1er principe"

Exercices de révision

1. Si on prend comme masse molaire de la cellulose 324000, de combien de motifs C₆H₁₀O₅ est formée la molécule de cellulose que l’on représente symboliquement par (C₆H₁₀O₅)_n ?

Réponse : 2000

2. Calculer le nombre de ppm de mercure (parties par million) présents dans des moules vivant dans une eau très légèrement polluée contenant 2.10^-4 ppm de mercure, sachant qu’elles peuvent concentrer 4000 fois le mercure contenu dans l’eau.

Réponse : 0,8 ppm

Quelle quantité de ces moules un adulte doit-il consommer quotidiennement pour atteindre le seuil dangereux de 0,3 mg de mercure par jour ?

Réponse : 375 g

La contamination par le mercure : l’hydrargyrisme et l'exemple de Minamata

Dans les années 50, une épidémie mystérieuse se déclenche dans la baie de Minamata, au sud du Japon. Les troubles affectent plus particulièrement les familles de pêcheurs (malformation de nouveau-nés, dysfonctionnement du système nerveux) et les animaux domestiques (chats atteints de convulsions, se jetant dans la mer du haut des falaises), tous deux gros consommateurs de poissons.

Les analyses montrent qu'une usine de produits chimiques, fabriquant du plastique (PVC -chlorure de vinyle) utilise le mercure comme catalyseur, rejeté en mer après usage. Bien que le mercure le soit sous forme inorganique (oxyde de mercure), peu biodisponible et peu toxique, la condensation, la salinité et l'activité bactérienne des micro-organismes marins transforment le mercure en une forme organique (méthylmercure), très biodisponible et très toxique.

Des analyses de vase révèlent des concentrations de mercure dans les sédiments pouvant atteindre plus de deux grammes par kilo, en majorité sous forme organique et 0,15 gramme de méthymercure par kilo de poids sec dans les vases. Un phénomène de bioamplification (concentrations successives) a amplifié le risque, puisque les concentrations dans le poisson étaient 100000 fois plus fortes que la concentration dans l'eau de mer.

Les concentrations maximales de mercure dans les coquillages et les poissons atteignent respectivement 179 mg/kg de poids sec (norme OMS 2,5 mg/kg de poids sec) et 23 mg/kg de poids frais (norme OMS 0,5 mg/kg de poids frais). Les concentrations de mercure dans les cheveux des malades peuvent monter jusqu'à 705 mg/kilo (pour une norme OMS de 10).

Les principaux symptômes et signes de la maladie dite de Minamata ou hydrargyrisme (du nom ancien du mercure hydrargyrium) sont les suivants (en % des personnes malades):

Restriction du champ visuel 100 %

Trouble de la sensibilité 100 %

Ataxie (manque de coordination des gestes) 93 %

Altération de la parole 88 %

Altération de l'audition 85 %

Altération de la marche 82 %

Tremblement 76 %

Troubles mentaux légers 71 %

Les personnes avec une haute teneur en mercure dans le sang présentent également des anomalies chromosomiques.

Le lien entre l'épidémie et la présence de mercure étant établi, l'activité de la société a été arrêtée, la pêche a été interdite pendant plus de quarante ans, des opérations gigantesques de dragage ont été menées (pour retirer 1,5 million de m3 de sédiments). Les concentrations ont graduellement diminué. L'épidémie a causé au moins 48 morts, 158 invalides, incapables de subvenir seuls à leurs besoins, et 1742 victimes.

3. Sachant qu’une mole de gaz parfait occupe un volume de 22,4 L à 273 K sous une atmosphère (conditions normales de température et de pression CNTP), calculer la valeur de la constante R des gaz parfaits :

· Lorsque la pression est exprimée en atmosphère et le volume en litre

· Lorsque la pression est exprimée en cm de Hg et le volume en litre

· Dans le système international SI

· Lorsque le produit pV est exprimé en calories.

Données : 1 atm = 76 cm Hg = 101325 Pa ; 1 cal = 4,184 J

Réponse : 0,08206 ; 6,23 ; 8,314 ; 1,987

4. La pression partielle du gaz carbonique contenu dans les alvéoles pulmonaires est de 40 mm Hg à la température du corps humain 37 °C. Quel est le nombre de moles correspondant ?

Données : volume pulmonaire moyen = 3 litres

5. On comprime, de façon isotherme et réversible à 25 °C, 48 g d’oxygène de 1 à 10 atmosphères. Calculer le travail fourni à ce système en Joules.

Réponse : 8,56 kJ

Le système revient à son état initial sous la pression atmosphérique à 25 °C. Quel est le travail fourni par le gaz ? Le comparer à celui calculé précédemment.

Réponse : -3,34 kJ

6. Dans une bombe calorimétrique on fait brûler 10^-3 mole d’acide palmitique solide C₁₅H₃₁COOH. La bombe calorimétrique plonge dans un calorimètre dont la valeur en eau est m = 2394 g. A la fin de la combustion, le thermomètre indique une élévation de température de 1,0 °C, la température stabilisée avant combustion étant de 20 °C.

Calculer la chaleur de combustion à volume constant d’une mole d’acide palmitique solide à 20 °C.

Réponse : -10007 kJ.mol^-1

Calculer cette même chaleur à pression constante atmosphérique.

Réponse : -10024 kJ.mol^-1

Données :

capacité thermique molaire de l’eau liquide à 20 °C = 75,24 J.K^-1.mol^-1

[On rappelle que la valeur m en eau d’un calorimètre et de ses accessoires (agitateur, thermomètre, bombe calorimétrique) est la masse d’eau par laquelle on pourrait remplacer l’ensemble du calorimètre pour mesurer la chaleur absorbée par celui-ci.]

A : Valve de purge. B et C : Connexions pour le système de mise à feu.

D : Système de remplissage en dioxygène. E : Bague de serrage.

7. Calculer la variation d’enthalpie intervenant si la température de dix grammes de tétrachlorure de carbone CCl₄ est élevée de –40 °C à 80 °C sous la pression atmosphérique.

Données :

Enthalpie molaire de fusion : 2,68 kJ.mol^-1

Enthalpie molaire de vaporisation : 29,90 kJ.mol^-1

Température de fusion : -24 °C

Température de vaporisation : 77 °C

Capacité thermique molaire de CCl₄ solide : 122,42 J.K^-1.mol^-1

Capacité thermique molaire de CCl₄ liquide : 135.31 J.K^-1.mol^-1

Capacité thermique molaire de CCl₄ gazeux : 74.10 J.K^-1.mol^-1