Chimie 2000 S.T.L (Chimie de Laboratoire et de procédés industriels) Baccalauréat technologique

Description

Examen du Secondaire Baccalauréat technologique. Sujet de Chimie 2000. Retrouvez le corrigé Chimie 2000 sur Bankexam.fr.

Sujets

• Chimie
• 2000

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• Publié par: bankexam
• Publié le: 05 juin 2007
• Nombre de lectures: 150
• Langue: Français

Extrait

BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE -- SESSION 2000

SERIE SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE

SPECIALITE : CHIMIE DE LABORATOIRE ET DE PROCEDES INDUSTRIELS

Épreuve : PHYSIQUE - CHIMIE

CHIMIE

Durée 3 h

Coefficient 4

1/4

IMPORTANT : LES CANDIDATS UTILISERONT DES COPIES DISTINCTES

POUR TRAITER D’UNE PART LES EXERCICES DE CHIMIE GENERALE ET

MINERALE, ET D’AUTRE PART CEUX DE CHIMIE ORGANIQUE.

AUTOUR DE L'ELEMENT AZOTE

Les questions 1., 2.1. et 2.2. sont indépendantes.

L'azote est un élément essentiel pour la vie ; il est présent sur Terre notamment sous forme de diazote.

1.

L'atome d'azote

1.1 Indiquer la structure du noyau du nucléide

7

14

N

1.2 Donner la structure électronique de l'atome d'azote.

1.3 En déduire la formule de Lewis de la molécule de diazote.

2.

L'ammoniac

2.1 Industriellement, la

synthèse de l'ammoniac se fait selon l'équilibre (1) suivant :

(1)

N

2

(g) + 3 H

2

(g)

2 NH

3

(g)

2.1.a

La réaction est effectuée sous une pression élevée, de l'ordre de 250 bars. Expliquer ce choix

industriel.

2.1.b

Donner l'expression de la constante K

p

de l'équilibre (1).

2.1.c

Dans un réacteur maintenu à 770 K, sous une pression totale de 250 bars, on mélange 1 mol de

diazote et 3 mol de dihydrogène. A l'équilibre, on obtient 0,66 mol d'ammoniac.

•

Calculer les quantités (en mol), puis les pressions partielles, de chaque constituant du mélange à

l'équilibre.

•

Calculer le rendement de la synthèse dans ces conditions.

•

En déduire la constante K

p

de l'équilibre à 770 K.

2.2

La solution aqueuse d'ammoniac est basique.

2.2.a

Écrire l'équation bilan de la réaction de l'ammoniac avec l'eau ; exprimer la constante K de cet

équilibre en fonction de la constante d'acidité K

a

du couple considéré et du produit ionique de

l'eau, K

e

.

2.2.b

Calculer le pH d'une solution d'ammoniac à 1,00

×

10

-2

mol.L

-1

; justifier.

Données (à 25 °C)

pK

a

(NH

4

+

/NH

3

) = 9,2

pK

e

= 14,0

BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE -- SESSION 2000

SERIE SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE

SPECIALITE : CHIMIE DE LABORATOIRE ET DE PROCEDES INDUSTRIELS

Épreuve : PHYSIQUE - CHIMIE

CHIMIE

Durée 3 h

Coefficient 4

2/4

OXYDOREDUCTION ET COMPLEXATION

1.

On réalise une pile d’oxydoréduction en reliant par un pont salin les deux demi piles suivantes :

Demi-pile n°1 : 100 mL d’une solution d’acide chlorhydrique à 0,100 mol.L

-1

dans laquelle

trempe une lame de platine recouverte de noir de platine sur laquelle on fait barboter du dihydrogène sous

une pression de 1,0 bar.

Demi-pile n°2 : 100 mL d’une solution aqueuse de nitrate de mercure(II) : Hg(NO

3

)

2

à

0,100 mol.L

-1

en contact avec du mercure liquide dans lequel plonge une lame de platine.

1.1

Faire un schéma soigné et correctement annoté de la pile décrite ci-dessus.

1.2 Étude de la demi pile n°1

1.2.a Calculer le pH de la solution contenue dans la demi pile n°1.

1.2.b Donner l'expression littérale du potentiel E

1

de la demi pile n°1 en fonction du pH.

1.2.c Calculer E

1

.

1.3 Étude de la demi pile n°2

1.3.a Donner l'expression littérale du potentiel E

2

de la demi pile n°2.

1.3.b Calculer E

2

.

1.4 Préciser les polarités de cette pile ; justifier. Calculer sa force électromotrice.

2.

On ajoute 0,10 mol d’iodure de potassium KI solide sans variation de volume dans la demi-pile n°2 : la

force électromotrice de la pile devient alors 0,01 V. Il se forme un complexe unique de formule HgI

4

2-

.

2.1 Donner le nom en nomenclature officielle de cet ion complexe.

2.2 Calculer le potentiel de la demi pile n°2.

2.3 En déduire la concentration en ions Hg

2+

non complexés ; calculer alors la concentration en ions

complexes HgI

4

2-

, puis la concentration en ions I

-

non complexés.

2.4 Donner l’expression littérale de la constante de dissociation K

d

du complexe [HgI

4

]

2-

.

2.5 Calculer la constante K

d

.

Données (à 25 °C), en volt.

E° (Hg

2+

/ Hg) = 0,85

E° (H

+

/ H

2

) = 0,00

On prendra (RTln x)/F = 0,06 log x

BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE -- SESSION 2000

SERIE SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE

SPECIALITE : CHIMIE DE LABORATOIRE ET DE PROCEDES INDUSTRIELS

Épreuve : PHYSIQUE - CHIMIE

CHIMIE

Durée 3 h

Coefficient 4

3/4

ACIDES

α

-AMINES

1.

Etude de l’alanine

1.1

L’alanine a pour formule :

H

COO

NH

2

CH

H

3

C

. Donner son nom systématique.

1.2

L'alanine est la base d'un couple acido-basique dont le pKa est égal à 2,4 et l'acide d'un autre couple

acido-basique dont le pKa est égal à 9,8. Écrire les équilibres chimiques correspondant aux deux

couples acido-basiques mis en jeu.

1.3

Donner la formule de la forme prépondérante aux

pH suivants : 1

;

6,1

;

12.

1.4

Représenter en perspective de Cram les stéréoisomères de l’alanine et donner leurs configurations

absolues (

R

ou

S

), en justifiant.

Numéros atomiques, Z :

C : 6

H : 1

N : 7

O : 8

2.

Synthèse d’un acide aminé.

On désire synthétiser la phénylalanine en réalisant la suite de réactions

:

benzène

+

C

2

H

5

Cl

AlCl

3

A +

HCl

A

+

Cl

2

lumière

B

+ HCl

B

+

OH

-

100 °C

C

+ H

2

O + Cl

-

C

+

HBr

peroxydes

D

D

+

Mg

éther anhydre

E

E

+

CO

2

éther anhydre

F

F

+

H

3

O

+

100 °C

G

+ Mg

2+

+ Br

-

G

+

Cl

2

phosphore

H

(acide 2-chloro-3-phénylpropanoïque) + HCl

H

NH

3

I

: phénylalanine (acide 2-amino-3-phénylpropanoïque)

BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE -- SESSION 2000

SERIE SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE

SPECIALITE : CHIMIE DE LABORATOIRE ET DE PROCEDES INDUSTRIELS

Épreuve : PHYSIQUE - CHIMIE

CHIMIE

Durée 3 h

Coefficient 4

4/4

2.1

Écrire les formules semi-développées des composés

A

,

B

,

C

,

D

,

E

,

F

,

G

,

H

,

I

.

2.2

Indiquer l'espèce électrophile lors du passage du benzène à

A

.

2.3

Préciser si la réaction conduisant de

B

à

C

est une substitution, une élimination ou une addition.

ANALYSE D’UNE PHEROMONE

1.

L’analyse élémentaire d’une phéromone

P

, de masse molaire 184 g.mol

-1

, extraite de la gelée

royale d’abeille conduit à la

composition en masse suivante :

% C =

65,2

% H =

8,7

% O = 26,1

Donner la formule brute de

P

.

Masses molaires (g.mol

-1

)

C : 12,0

H : 1,0

O : 16,0

2.

Recherche de la formule développée de

P.

2.1

Les tests suivants sont réalisés :

a)

une solution aqueuse de

P

a un pH inférieur à 7

b)

P

décolore l'eau de dibrome

c)

P

donne un précipité orange avec la DNPH

d)

P

donne un précipité jaune par réaction avec le diiode en milieu basique.

Indiquer les

renseignements apportés par chacun de ces tests.

2.2

Il reste à déterminer la structure de la chaîne carbonée de

P

: pour cela, on effectue les réactions :

P

1) O

3

2) H

2

O

Q +

HOOC-COOH

P

+

2 H

2

Pt, pression élevée

R

(acide 9-hydroxydécanoïque)

2.2.a Donner les formules semi-développées de

P

,

Q

et

R

.

2.2.b

La phéromone

P

possède la configuration (

Z

) : représenter

P

.