Chimie 1997 Concours FESIC

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Concours du Supérieur Concours FESIC. Sujet de Chimie 1997. Retrouvez le corrigé Chimie 1997 sur Bankexam.fr.

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• Chimie
• 1997

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• Publié le: 25 juillet 2008
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Extrait

Sélection FESIC 1997 Données 1 Masses atomiques molaires en g. mol

Epreuve de Chimie

C O H K N Cl Fe Na S 12 16 1 39 14 35,5 56 23 32  EXERCICE N°1 On prépare une solution de soude en dissolvant 0,2 g de soude dans 100 mL d’eau. On donne : log 2 = 0,30. 1 a) La concentration de la solution est égale à 0,05 mol. L . b) Le pH de la solution est égal à : 12,7 c) La soude est une base faible car son pH est inférieur à 14.  d) Au sens de Bronstëd, pour une solution de soude, la base forte est l’ion hydroxyde O . EXERCICE N°2 Sur l’étiquette d’une bouteille d’acide chlorhydrique commercial, on lit : densité d = 1,19, pourcentage en masse : 37 %. Le préparateur d’un lycée fabrique un litre d’une solution de cet acide commercial dilué 100 fois et le dose en utilisant 10 mL d’une solution d’hydroxyde de sodium de concentration connue en présence d’un indicateur coloré. Le virage de l’indicateur a lieu quand il a versé un volume V = 15 mL de la solution d’acide dilué. On rappelle les couleurs et les zones de virage de l’hélianthine, du bleu de bromothymol et de la phénolphtaléine. Indicateur Couleur de la forme Domaine de pH de la Couleur de la forme acide zone de virage basique Hélianthine Rouge 3,1 4,4 Jaune Bleu de Bromothymol Jaune 6,0  7,6 Bleu Phénolphtaleine Incolore 8,2 10,0 Rose a) Pour fabriquer la solution d’acide dilué, le préparateur a prélevé un volume d’acide commercial égal à 1 mL. 1 b) La solution d’hydroxyde de sodium a une concentration égale à L0,18 mol. . c) L’indicateur coloré le plus approprié à ce dosage est le bleu de bromothymol. d)Si on recommence le dosage avec une solution d’acide éthanoïque de concentration 1 0,12 mol. L , le volume de solution acide à verser pour obtenir l’équivalence est supérieur à 15 mL.

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Sélection FESIC 1997 Epreuve de Chimie EXERCICE N°3  2 Les ions iodure I sont oxydés lentement par les ions peroxodisulfate selon l’équationS O 2 8 bilan 22 2 IS OI2 SO 2 8 2 4 On peut étudier expérimentalement la cinétique de cette réaction en dosant régulièrement le 2 diiode formé, ce qui permet de tracer la courbe S Of(t) donnant, en fonction du temps, 2 8 la concentration en ion peroxodisulfate restant. 3  Une première expérience réalisée en présence de l’ion Fe  catalyseur à la température  1 permet de tracer la courbe (1). c h c h o 22o Données : SO 2,01 VE S O / 0 5 2 8 4  ; E I 2 / IV, 3 o 32o 32 c h c h E Fe / Fe0,77 V  ; / CrE Cr  0,41 V

3 a) La catalyse de la réaction par les ions e est une catalyse hétérogène. 23 b) La catalyse de la réaction par les ions C ou C est thermodynamiquement impossible. 21 c) A t = 60 min, la concentration en diiode IL .1,6.10 mol. 2 d) On recommence la même expérience à une température différente   et on obtient la 2 courbe (2).  est inférieur  2 e à  1 . Ecole Louis de BROGLIECPE LYONESAESAPESCOMESEOESTITISAISABISARAISEBISEMISENISEP2/12

Sélection FESIC 1997 Epreuve de Chimie EXERCICE N°4 10 mL d’une solution d’acide fort et 10 mL d’une solution d’acide faible sont dosés pH métriquement à l’aide d’une solution de soude (ou hydroxyde de sodium) de concentration 1 0,100 mol. L . b g f v d on du pH en fonction du volume de soude Les courbes de dosage pH B onnant l’évoluti versé sont reproduites cidessous. Sur chacune d’elles, on a placé le point d’équivalence.

a) Les courbes 1 et 2 correspondent au dosage par la soude respectivement de la solution d’acide fort et de la solution d’acide faible. 1 b) Les deux solutions acides ont une concentration égale à 0,103 mol. L . c) Le pK A du couple auquel appartient l’acide faible vaut 2,9. d)On dilue deux fois les deux solutions acides et on recommence l’expérience.Dans le cas de la solution d’acide faible, le pH du point d’équivalence augmente.

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Sélection FESIC 1997 Epreuve de Chimie EXERCICE N°5 1 Dans un premier temps, on fait agir à chaud 20 mL de soude 1 mol. L un comprimé sur d’aspirine non effervescent. Dans un deuxième temps on étend la solution obtenue à 100 mL. On obtient la solution S. Dans un troisième temps on dose en présence de phénolphtaléine 10 mL de la solution S avec 1 de l’acide chlorhydrique L0,05 mol. . L’équivalence est obtenue lorsque on a versé 17,8 mL d’acide chlorhydrique. a) Le bilan de la réaction du premier temps est mole à mole, c’est à dire qu’une mole d’aspirine réagit avec une mole de soude. b) Etendre à 100 mL consiste à ajouter de l’eau jusqu’à obtenir une solution dont le volume est égal à 100 mL. c) Dans les 100 mL de la solution S il reste 0,0089 mol d’ion hydroxyde. d) Sur la boîte on peut lire : « ASPIRINE 500 ». 1 M(aspirine) = 180 g. mol EXERCICE N°6 O C O H et de masse molaire L’aspirine est un solide blanc de formule 1 moléculaire 180 g. mol . HO C C 3 O L’acide acétylsalicylique, peu soluble dans l’eau est la forme liposoluble de l’aspirine tandis que l’ion conjugué, très soluble dans l’eau, en est la forme hydrosoluble. Dans l’organisme, le pH est de 1,6 au niveau de la muqueuse gastrique et de 8 au niveau de la muqueuse intestinale. Selon les cas et les besoins, on utilise les différentes formes galéniques de l’aspirine : aspirine simple, aspirine effervescente contenant de l’hydrogénocarbonate de sodium, aspirine retard ...  2  Données : pK A du couple : HCO : 10,3/ CO 3 3   pK A : 6,3du couple : CO / HCO 2 dissous 3  pK A du couple acide acétylsalicylique/ion acétylsalicylate : 3,8 a) Les espèces prédominantes de l’aspirine sont l’acide acétylsalicylique dans l’estomac et l’ion acétylsalicylate dans l’intestin. b) A la mise en solution d’un comprimé d’aspirine effervescente, il se dégage du dioxyde de carbone. c) Les comprimés d’« Aspirine retard» ne se dissolvent pas dans l’estomac. d)Pour vérifier qu’un comprimé d’ 500 » « Aspirine contient bien 500 mg d’acide acétylsalicylique, on procède à un dosage : après dissolution de deux comprimés dans 500 mL d’eau, on prélève 100 mL de la solution obtenue que l’on dose à l’aide d’une solution 1 de soude à 0,1 mol. L en présence d’un indicateur coloré. Le virage de l’indicateur a lieu pour un volume de soude versé égal à 11,1 mL.

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Sélection FESIC 1997 Epreuve de Chimie EXERCICE N°7 2  Le sang est coloré en rouge par l’hémoglobine, protéine associée à l’ion Fe , qui contient en 1 masse 0,34 % de fer et dont la masse molaire moléculaire vaut environ 66 kg. mol .  Le pH du sang, régulé par le couple CO / HCO est voisin de 7,4 mais le sang veineux 2 dissous 3 est plus riche en dioxyde de carbone que le sang artériel.  14 On rappelle que le produit ionique de l’eau vaut 10 25°C et qu’il augmente avec la à température. a) A 37°C, température du corps humain, le sang est acide.  b) Le couple CO / HCOqui régule le pH du sang est un tampon biologique. 2dissous 3 c) Le pH du sang veineux est supérieur à celui du sang artériel. d) Une molécule d’hémoglobine comporte quatre atomes de fer. EXERCICE N°8 A 25°C, dans un litre d’eau on introduit sans variation de volume 0,005 mol de chlorure d’hydrogène, 0,025 mol d’hydroxyde de sodium et 0,040 mol d’acide salicylique. On étudie le système en considérant que les réactions prépondérantes ont lieu successivement les unes après les autres. pK A (acide salicylique/ion salicylate) = 3,0.  131 mol. L a) Après la première réaction prépondérante on a : H 3 O510 .  111 b) Après la deuxième réaction prépondérante on a : HO10 mol. L . c) La solution obtenue est une solution tampon. 11 d) La constante de réaction de la deuxième réaction prépondérante est égale à : 10 . EXERCICE N°9  1 On prépare une solution S en mélangeant 10 mL d’acide benzoïque C H COOH L0,05 mol. 6 5 1 et 2,5 mL de soude 0,10 mol. L . Le pH de la solution est égal à 4,2. a) Le pH du couple acide benzoïque/ion benzoate est égal à 4,2. b) L’équation bilan de la réaction de l’acide benzoïque sur la soude s’écrit : COOH  aOH  6 5 COONa  O 6 5 2 c)On dilue 10 fois la solution S.Le pH devient égal à 5,2. 1 d)On mélange 10 mL d’acide benzoïque 0,05 mol. L 5 mL de benzoate de sodium et 1 0,10 mol. L . On obtient une solution dont le pH est égal à 4,2.

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Sélection FESIC 1997 Epreuve de Chimie EXERCICE N°10 A la date t = 0 on mélange 6 g de propan1ol et 37 g d’acide propanoïque. On suit l’évolution de la réaction au cours du temps. La courbe cidessous représente les variations de la quantité d’ester formé n au cours du temps. E

a) La molécule de l’ester formé est chirale. b) L’environnement V.S.E.P.R. de l’atome de carbone fonctionnel est du type : A . 3 1 c)Le propan1ol est un alcool primaire,donc le rendement de la réaction d’estérification est égal à 67 %. 1 d) A la date t = 10 min, la vitesse d’estérification est environ égale à 30 mmol. min . EXERCICE N°11 On rappelle les différentes étapes de la synthèse de l’aspirine à partir du phénol : O C OH OH O CH 3 + + OH O Na CO Na COOH COOH 2 Anhydride + éthanoïque Phénol Phénate de sodium Salicylate de sodium acide salicylique Aspirine a) Le phénol est un alcool. b) L’anhydride éthanoïque est de l’acide éthanoïque pur, sans eau. 1 c)La solubilité de l’aspirine est égale à 3,3 g. L  à 20°C. Pour dissoudre entièrement un comprimé d’aspirine non effervescente marquée « Aspirine 500 », il faut au moins 150 mL d’eau.

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Sélection FESIC 1997 Epreuve de Chimie d)Le passage du phénol au phénate de sodium se fait avec un rendement de 80 %. Le passage du phénate de sodium à l’acide salicylique se fait avec un rendement de 98 %. La dernière étape se fait avec un rendement de 100 %. Pour préparer 250 kg d’aspirine il faut une masse de phénol égale à 167 kg.  1  1 M(phénol) = 94 g. mol M(aspirine) = 180 g. ; mol . 25094 250940,80,98 167102 1800,80,98 180

250180 2501800,80,98 610375. 940,80,98 94 EXERCICE N°12 La phéromone sexuelle du Bombyx contient du bombykol qui a pour formule topologique :

OH a) La masse molaire moléculaire du bombykol vaut 238 g. b) La molécule de bombykol possède une fonction alcool. c) La molécule de bombykol possède un carbone asymétrique. d) La molécule de bombykol appartient à une famille de 4 stéréoisomères. EXERCICE N°13 On saponifie avec de la potasse (ou hydroxyde de potassium) de la butyrine, triester du glycérol et de l’acide butanoïque. a) La butyrine a pour formule semidéveloppée C 3 H 7 COO CH 2 C 3 H 7 COO CH

C H COO CH 3 7 2 b) La saponification de 1 g de butyrine nécessite 3,3 mmoles de potasse. c) L’indice de saponification de la butyrine, nombre de milligrammes de potasse nécessaires pour saponifier 1 g de butyrine, est à peu près égal à 560.  d) Dans la réaction de saponification, l’ion OH a un comportement électrophile.

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Sélection FESIC 1997 Epreuve de Chimie EXERCICE N°14 A un instant pris comme origine des temps, on mélange 20 mL de thiosulfate de sodium b g  11 Na S O 0,5 mol. L et 5 mL d’acide chlorhydrique 5 mol.L. 2 2 3 Dans le milieu réactionnel on observe un trouble qui s’intensifie au cours du temps.  2  2 H O  S O  S  SO  O .3 H 3 2 3 2 2 Des mesures nous permettent de tracer la courbe des variations de la concentration des ions thiosulfate en fonction du temps.

a) Le trouble est dû à la formation de SO . 2 b) Introduire un volume d’acide chlorhydrique supérieur à 5 mL augmente la vitesse initiale de la réaction. c) A la date t = 1 min, la vitesse de disparition des ions thiosulfate est égale à  1  1 70 mmol. . min . d) La réaction étudiée est une réaction d’oxydo réduction. EXERCICE N°15 On introduit dans de l’eau de la triméthylamine (ou N , Ndiméthylméthanamine) de formule b g 3 CH N et de l’acide éthanoïque. 3  b 3 g 3 b 3 g 3 Données : pK A / CH Ndu couple CH NH 9,9  / ,  pK A CHdu couple 3 COOH CH 3 COO  4 7

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Sélection FESIC 1997 Epreuve de Chimie b g 3  a) L’ion triméthylammonium de formule CH NH est la base conjuguée de la 3 triméthylamine. b) Les domaines de prédominance de la triméthylamine et de l’acide éthanoïque sont disjoints. c) La réaction entre la triméthylamine et l’acide éthanoïque est une réaction quasitotale. 5,2 d) La constante de la réaction entre la triméthylamine et l’acide éthanoïque vaut 10 . EXERCICE N°16 Au même instant pris comme origine des temps, on mélange : 95 mL d’acide sulfurique 11 0,100 mol. L ; 3 mL d’acide oxalique 0,050 mol. L et 2 mL de permanganate de potassium 1 0,025 mol. L . On suit l’évolution de la réaction avec un spectrophotomètre. On en déduit l’évolution de la concentration des ions manganèse en fonction du temps (courbe cidessous).   2  6 2 5 2 10 H 3 O  MnO 4  H 2 C 2 O 4  Mn  CO  O .14 H 2 2 On recommence la réaction en ajoutant initialement une petite quantité de nitrate de manganèse, la décoloration est immédiate.

a) Le point d’équivalence est obtenu à la date : t = 2,5 min. b) C’est une réaction autocatalysée. 2  d Mn c)vOn appelle vitesse d’apparition de l’ion manganèse l’expression :   . dt 11 La vitesse maximale d’apparition des ions manganèse est égale à minL . 0,27 mmol. . d) Lorsque la vitesse maximale est atteinte, la concentration des ions permanganate est égale 1 à : 0,25 mmol. L .

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