Chimie 2001 Concours FESIC

Description

Concours du Supérieur Concours FESIC. Sujet de Chimie 2001. Retrouvez le corrigé Chimie 2001 sur Bankexam.fr.

Sujets

• Chimie
• 2001

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• Publié par: bankexam
• Publié le: 25 juillet 2008
• Nombre de lectures: 108
• Langue: Français

Extrait

Sélection FESIC 2001 Epreuve de Chimie Données 1 Masses atomiques molaires en g. mol . H C N O Na Zn K 1 12 14 16 23 65,4 39  Exercice n°1 L'azométhane H CNNCH se décompose par chauffage selon la réaction : 3 3 H 3 CNNCH 3 C HN 2 6 2 Dans un récipient initialement vide, on introduit 0,25 mol d'azométhane. On mesure ensuite la quantité de matière n de diazote N produite au cours du temps. On obtient la courbe suivante : 2 n(mol) 0,25

0,2

0,15

0,1

0,05

0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) a) Une élévation de température augmente la vitesse de la réaction. b) Le temps de demiréaction est d'environ 7,7 h.   3 1 c) Au temps t = 7,7 h, la vitesse instantanée de la réaction est v = 16.10 mol.h . d) La vitesse augmente au cours de la réaction. Exercice n°2 On introduit une masse mg1, 00 de zinc en poudre dans un ballon contenant vmL40, 0  1 d'une solution d'acide chlorhydrique de concentration 0, 500 mol.L . On recueille le gaz dihydrogène formé au cours du temps et on en mesure le volume V.  1 Données : 24, 0 L.molvolume molaire dans les conditions de l'expérience :  1/65,4 = 0,01529

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Sélection FESIC 2001 Epreuve de Chimie 2  Les couples oxydant/réducteur intervenant dans la réaction étudiée sont Zn / Zn etH .H / 2 gaz  2+ 1 a) La concentration en ions n quand V = 0,120 L.0,125 mol.L est égale à b) Le dihydrogène formé ravive la combustion d'un point incandescent. L'ensemble des résultats de cette expérience permet de tracer le graphique représentatif de la 2+ concentration des ions Zn de la solution en fonction du temps. 2+ 1 [Zn ] (mol.L )

0,2

0,1

0 500 c) La vitesse moyenne de formation des ions    5 1 1 égale à .s4.10 mol.L . d) Le temps de demi réaction est égal à 400 s.

1000

t(s)

2+ n l'intervalle de temps dans  0,500 s   est

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Sélection FESIC 2001 Epreuve de Chimie Exercice n°3 On étudie, à 20°C, la cinétique de la réaction de l'eau oxygénée avec l'ion iodure en milieu 1 acide. Les concentrations initiales des réactifs sont : H O0,10 mol.L 2 2  1  I   0, 40 mol.L .   On donne les potentiels d'oxydoréduction des couples suivants : Couple E°(V)  1 0,62 I / I 2aq 2 O / H O 0,68 2 2 2 3 H O / H O 1,77 2 2 2 3  2  4 0,77 Fe / Fe a) La réaction entre l'eau oxygénée et l'ion iodure produit du dioxygène. b) La courbe = f t obtenue tend asymptotiquement vers la concentration  2   1 = 0,20 mol.L .  2    1  1 c) La vitesse initiale de formation de est d'environ 10 mmol.L .min . 2 2+ d) L'ion e peut être envisagé pour catalyser la réaction. 1 [I ] (mol.L ) 2

0

10

20

30

40

50

60

t(min)

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Sélection FESIC 2001 Epreuve de Chimie Exercice n°4 Soient deux acides en solution aqueuse HA et HA de même concentration C . 1 2 a Après avoir prélevé un même volume V  chacun de ces deux acides, onmL de 20, 0 a procède successivement à leur dosage par une solution d'hydroxyde de sodium de  1  1 concentration 1, 0.10 mol.L . On obtient les deux courbes qui ont été représentées sur le même graphe.

10

5

courbe n°2 dosage de HA 2

courbe n°1 dosage de HA 1 0 10 20 30 v (mL) Indicateur coloré Zone de virage et couleurs Rouge de crésol Jaune 7,2  8,8 rouge Hélianthine Rouge 3,1  4,4 jaune Phénolphtaléine Incolore 8,2  10,0 rose a) A partir de l'étude des courbes on en déduit que A est un acide fort. 1  1 1 b) La concentration des solutions dosées est égale à 1,0.10 mol.L . c) Parmi les indicateurs colorés cités cidessus, l'hélianthine est adapté au dosage n°1. d) Le rouge de crésol est adapté au dosage n°2. Exercice n°5 Un bain d'arrêt utilisé en photographie a été préparé en introduisant 75 g d'acide éthanoïque dans de l'eau. On obtient trois litres de solution, notée A. Le pH de cette solution A est 2,6. Le bain d'arrêt est destiné à stopper l'action du révélateur qui fait apparaître l'image photographique. Le révélateur contient des espèces chimiques basiques. Au bout d'un certain temps d'utilisation, on contrôle la concentration C en acide acétique du bain.  2  1 Pour cela, on dose 10,0 mL de ce bain par de la soude à 1, 0.10 mol.L . Le virage de la phénolphtaléine est obtenu pour un volume de 5,0 mL de soude versée.  Ka CH COOCOOH / CH Donnée : 3 3  4, 75

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Sélection FESIC 2001 Epreuve de Chimie  1 a) La concentration molaire de la solution A est 0,50 mol.L . b) Au fur et à mesure de son utilisation, le pH du bain d'arrêt augmente.  1 c) La concentration molaire de la solution lors du dosage est C = 0,050 mol.L . d) La réaction du dosage est quasitotale. Exercice n°6 On souhaite vérifier le dosage d'un comprimé de Vitascorbol, contenant de l'acide ascorbique ou vitamine C, de formule C H O . Pour cela, on dissout le comprimé dans de l'eau distillée. 6 8 6 On obtient 100 mL de solution. On prélève 20,0 mL de cette solution que l'on dose par une  2  1 solution d'hydroxyde de sodium à 2, 0.10 mol.L . On obtient la courbe suivante : pH dpH dv B 14

12

10

8

6

4

2

0 0 5 10 15 20 25 v (mL) B  a) La base conjuguée de l'acide ascorbique est l'ion ascorbate de formule chimique C H O . 6 7 6 b) Le pKa de l'acide ascorbique est d'environ 4,2. c) La quantité de matière en acide ascorbique présente dans le comprimé est de  3 0,29.10 mol . d) Le comprimé contient environ 50 mg d'acide ascorbique. On donne : 291765104 .

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Sélection FESIC 2001 Epreuve de Chimie Exercice n°7 Sur l'étiquette d'une solution commerciale de 1,0 L d'hydroxyde de sodium, on peut lire les informations suivantes :  Densité par rapport à l'eau : 1,2  Pourcentage en masse d'hydroxyde de sodium : 20 % 1  Masse molaire de l'hydroxyde de sodium : 40 g.mol  1 a) La concentration molaire de la solution commerciale est de 6,0 mol.L . On réalise le dosage de 5,0 mL de solution S obtenue en diluant 40 fois la solution 1 21 commerciale, avec de l'acide chlorhydrique de concentration égale à 5, 0.10 mol.L . b) La burette de 25 mL peut assurer ce dosage avec un seul remplissage. c) La préparation de S nécessite de diluer un prélèvement de 5,0 mL de la solution 1 commerciale dans une fiole jaugée de 100 mL. d) La dissolution d'hydroxyde de sodium solide dans l'eau est exothermique. Exercice n°8 On prépare 100 mL d'une solution S de potasse en dissolvant 2,8 g d'hydroxyde de potassium KOH, qui est une base forte, dans de l'eau pure.   2 1 a) La concentration de la solution S est de 5,0.10 mol.L .  1 A cette solution, on ajoute de l'acide méthanoïque à la concentration de 1, 0 mol.L . Le pKa de l'acide méthanoïque est 3,8. 3,8 b) La constante de cette réaction est = 10 . R   c) L'équationbilan de la réaction qui se produit alors est : CO 2 H + HO  HCO 2 + H 2 O . d) Pour obtenir une solution tampon, il faut ajouter mLv = 25 solution d'acide de  1 méthanoïque à 1,0 mol.L à la solution S.

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Sélection FESIC 2001 Epreuve de Chimie Exercice n°9 On dissout une massembenzoïque dans la quantité d'eau nécessaire pour obtenir d'acide 100 mL de solution S. On effectue un dosage de la solution S par une solution d'hydroxyde de potassium de 1 concentration 20 mmol.L . Pour une prise d'essai de 10,0 mL de la solution S, l'équivalence est obtenue pour un volume de 8,0 mL d'hydroxyde de potassium versé. Données : Ka (acide benzoïque/ion benzoate) = 4,2.  1 Solubilité de l'acide benzoïque dans l'eau à 25°C : sg.L .2, 4  1 Masse molaire de l'acide benzoïque : 122 g.mol .  1 a) La concentration C de la solution S est égale à 16 mmol.L a b) La masse d'acide benzoïque dissoute est égale à 0,10 g. c) La solution S est saturée. On donne : 1, 60,1220,1952 . On réalise une solution en mélangeant 50 mL de la solution S et 20 mL de la solution  1 d'hydroxyde de potassium de concentration 20 mmol.L . d) Le pH de la solution est 4,0. Exercice n°10 La lysine est un acideaminé de formule H N CH CH NH 2 2 2 CO 2 H 4 noté LyH. Les groupes amino  NH  ont un comportement basique. Dans un médicament, on 2 associe la lysine à l'aspirine (ou acide acétylsalicylique) noté AspH. On obtient un comprimé plus soluble dans l'eau que l'aspirine pure. Données : Couple pKa  3,50 AspH / Asp  10,28 LyH / Ly  8,90 LyH / LyH 2 2   2,20 LyH / LyH 3 2 a) Il existe deux énantiomères de la lysine. b) La lysine est une espèce ampholyte. 6.78 c) L'aspirine et la lysine réagissent selon une réaction totale dont la constante = 10 . R d) Le pH d'une solution d'acétylsalicylate de lysine est compris entre 3,5 et 8,9.

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Sélection FESIC 2001 Epreuve de Chimie Exercice n°11 On veut synthétiser l'éthanoate de méthyle par une réaction d'estérification. a) Les réactifs peuvent être l'éthanol et l'acide méthanoïque. b) La réaction est catalysée par l'acide sulfurique. c) Si on mélange 6,0 g d'acide et 3,2 g d'alcool, le mélange obtenu est équimolaire. d) Avec le mélange précédent, on obtient 7,4 g d'ester en fin de réaction. Exercice n°12 L'éthanoate de phénylméthyle (éthanoate de benzyle) est un des constituants de l'odeur de jasmin. On l'obtient en estérifiant l'alcool benzylique (phénylméthanol) par l'acide éthanoïque. a) L'équationbilan de la réaction est :   C  CH  OH  H C  CO H H C  CO  O  CH  C H  H O 63 25 2  3 2 6 5 2 On porte à reflux 31,5 g d'acide et 20,8 g d'alcool. On obtient 12 g d'ester. Données :20,8/60 = 0,34731,5/108 = 0,343 31,5/60 = 0,525 20,8/108 = 0,193  0,41  0,193 = 0,08 b) Le rendement de la synthèse par rapport à l'alcool est de 41 %. On effectue une chromatographie sur couche mince (CCM) du mélange final. Sur la plaque de chromatographie, on dépose sur la ligne de base en 1, une goutte de solution d'acide éthanoïque, en 2, une goutte de solution d'alcool benzylique, et en 3, une goutte du mélange final. Après élution et révélation, on obtient le chromatogramme suivant : front de solvant ligne de base 1 2 3 c) Le mélange obtenu contient de l'alcool benzylique. d) Le rapport frontal de l'alcool est = 0,36 . f

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Sélection FESIC 2001 Epreuve de Chimie Exercice n°13 L'essence de lavande est un mélange de plusieurs dizaines de constituants dont les deux principaux sont le linalol et l'acétate de linalyle. Le linalol a la formule semidéveloppée cidessous : CH 3 CH 3 H C CH C CH CH CH C 2 2 2 CH 3 OH a) Le linalol présente une isomérie Z/E. b) L'isomérie Z/E s'appelle énantiomérie. L'acétate de linalyle peut être préparé par action de l'acide acétique sur le linalol. c) La formule brute de l'acétate de linalyle est C H O . 12 20 2 On veut préparer 1,96 kg d'acétate de linalyle à partir d'un mélange équimolaire d'acide et d'alcool. d) Sachant que 5 % d'alcool est estérifié, la masse d'alcool nécessaire est de 30,8 kg. 1 Donnée:masse molaire du linalol : 154 g.mol . Exercice n°14 L'espèce chimique A de formule brute C H O donne son parfum à la fleur de jasmin. 9 10 2 L'hydrolyse de A conduit à un alcool B, de formule C H O possédant un noyau benzénique 7 8 et à un acide carboxylique D. a) A est un ester. b) B est un alcool secondaire. c) Le rendement de la réaction est proche de 67 % lorsque A et O sont introduits dans les 2 proportions stæchiométriques. d) L'hydrolyse de 15 g de A par 1,8 g d'eau conduit à la formation de 10,8 g de B.

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Sélection FESIC 2001 Exercice n°15 La butyrine est un corps gras de formule : C 3 H 7 CO 2 CH 2

C 3 H 7

CO 2

CH

 M = 302 g.mol

Epreuve de Chimie

C 3 H 7 CO 2 CH 2 a) C'est un ester du glycérol (propane1,2,3triol). b) La réaction de saponification de la butyrine est quantitative. c) Cette réaction produit de l'acide butanoïque. d) 4 g d'hydroxyde de sodium NaOH permettent de saponifier 30,2 g de butyrine. Exercice n°16 On réalise la saponification du propanoate d'éthyle. Le mélange réactionnel est constitué de 500 mL d'une solution molaire de propanoate d'éthyle et de 500 mL d'une solution molaire de potasse. a) Le propanoate d'éthyle a pour formule semidéveloppée : O

C 3 H 7 C O C H 2 5 b) Le carbone fonctionnel de l'ester est un site électrophile. c) La réaction produit 56 g de savon.  1 d) La solution alcoolique restante a une concentration en éthanol de 1 mol.L . Exercice n°17 L'aspartame est un édulcorant utilisé en remplacement du saccharose dans l'agroalimentaire. Sa formule topologique est la suivante :

O

OH

O

NH 2

NH

O

O

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Sélection FESIC 2001 Epreuve de Chimie  1 a) La masse molaire de l'aspartame est 294 g.mol . b) La molécule d'aspartame comporte deux fonctions amides. c) La molécule d'aspartame comporte deux carbones asymétriques. d) Il existe 4 stéréoisomères de la molécule. Exercice n°18 On veut doser un comprimé d'aspirine vendu dans le commerce. On broie celuici dans un mortier, on le dissout dans de l'eau contenue dans un ballon. A cette solution, on ajoute  1 xyde de sodium 10, 0 mL d'hydroNa  HO  Le mélange ainsi obtenu estmol.L . 1, 00  à porté à reflux. Après refroidissement, le mélange est introduit dans une fiole jaugée de 100 mL, et on complète par de l'eau distillée, pour obtenir une solution S. a) La réaction qui se produit entre l'aspirine et l'hydroxyde de sodium est : O

O C CH 3 OH CO + H 3 C 2 + 2 HO + H 2 O CO 2 CO 2 H b) Le chauffage à reflux sert à séparer l'ion salicylate du reste du mélange. Un prélèvement de 20,0 mL de la solution S est placé dans un erlenmeyer et dosé par une    1 solution d'acide chlorhydriqu eH 3 O  Cl   à mol.L , 0, 050 en présence de phénolphtaléine. La solution se décolore lorsque le volume d'acide versé est égal à Ve  17, 8 mL.   3 c) La quantité d'ions hydroxyde O n = 4,45.10 mol .contenue dans la solution S est d) Le comprimé dosé est un comprimé d'Aspirine 1000. 1 Donnée : MMasse molaire moléculaire de l'aspirine : 180 g.mol .

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