FESIC chimie 2006

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CPE Lyon – ESA – ESA Purpan – ESCOM – ESEO – IGAL – ISA – ISAB - ISARA-Lyon – ISEN Brest – ISEN Lille – ISEN Toulon – ISEP – LOUIS DE BROGLIE SELECTION FESIC ADMISSION en 1ère ANNEE du 1er CYCLE 2006 EPREUVE DE CHIMIE Samedi 13 mai 2006 de 10h.45 à 12h.15 INSTRUCTIONS AUX CANDIDATS L'usage de la calculatrice est interdit ainsi que tout document ou formulaire. L'épreuve comporte 16 exercices indépendants. Vous ne devez en traiter que 12 maximum. Si vous en traitez davantage, seuls les 12 premiers seront corrigés. Un exercice comporte 4 affirmations repérées par les lettres a, b, c, d. Vous devez indiquer pour chacune d'elles si elle est vraie (V) ou fausse (F). Un exercice est considéré comme traité dès qu'une réponse à une des 4 affirmations est donnée (l'abstention et l'annulation ne sont pas considérées comme réponse). Toute réponse exacte rapporte un point. Toute réponse inexacte entraîne le retrait d'un point. L'annulation d'une réponse ou l'abstention n'est pas prise en compte, c'est-à-dire ne rapporte ni ne retire aucun point. Une bonification d'un point est ajoutée chaque fois qu'un exercice est traité correctement en entier (c'est-à-dire lorsque les réponses aux 4 affirmations sont exactes). L'attention des candidats est attirée sur le fait que, dans le type d'exercices proposés, une lecture attentive des énoncés est absolument nécessaire, le vocabulaire employé et les questions posées étant très précis. ...
Publié le : jeudi 21 juillet 2011
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CPE Lyon – ESA – ESA Purpan – ESCOM – ESEO – IGAL – ISA – ISAB -ISARA-Lyon – ISEN Brest – ISEN Lille –ISEN Toulon – ISEP – LOUIS DE BROGLIE
SELECTION FESIC ADMISSION en 1ère ANNEE du 1er CYCLE 2006  
EPREUVE DE CHIMIE
  Samedi 13 mai 2006 de 10h.45 à 12h.15
  INSTRUCTIONS AUX CANDIDATS  L'usage de la calculatrice est interdit ainsi que tout document ou formulaire.  L'épreuve comporte 16 exercices indépendants. Vous ne devez en traiter que 12 maximum. Si vous en traitez davantage, seuls les 12 premiers seront corrigés.  Un exercice comporte 4 affirmations repérées par les lettres a, b, c, d. Vous devez indiquer pour chacune d'elles si elle est vraie (V) ou fausse (F).  Un exercice est considéré comme traité dès qu'une réponse à une des 4 affirmations est donnée (l'abstention et l'annulation ne sont pas considérées comme réponse).  Toute réponse exacte rapporte un point.  Toute réponse inexacte entraîne le retrait d'un point.  L'annulation d'une réponse ou l'abstention n'est pas prise en compte, c'est-à-dire ne rapporte ni ne retire aucun point.  Une bonification d'un point est ajoutée chaque fois qu'un exercice est traité correctement en entier (c'est-à-dire lorsque les réponses aux 4 affirmations sont exactes).  L'attention des candidats est attirée sur le fait que, dans le type d'exercices proposés, une lecture attentive des énoncés est absolument nécessaire, le vocabulaire employé et les questions posées étant très précis.   INSTRUCTIONS POUR REMPLIR LA FEUILLE DE REPONSES  Les épreuves de la Sélection FESIC sont des questionnaires à correction automatisée. Votre feuille sera corrigée automatiquement par une machine à lecture optique. Vous devez suivre scrupuleusement les instructions suivantes :  Pour remplir la feuille de réponses, vous devez utiliser un stylo bille ou une pointe feutre de couleur noire ou bleue. Ne jamais raturer, ni gommer, ni utiliser un effaceur . Ne pas plier ou froisser la feuille.
1.  Collez létiquette code-barres qui vous sera fournie (le code doit être dans laxe vertical indiqué). Cette étiquette, outre le code-barres, porte vos nom, prénom, numéro de table et matière. Vérifiez bien ces informations.   Exemple :
 
              2.  Noircissez les cases correspondant à vos réponses :   Faire   Ne pas faire   Pour modifier une réponse, il ne faut ni raturer, ni gommer, ni utiliser un effaceur. Annuler la réponse par un double marquage (cocher F et V) puis reporter la nouvelle réponse éventuelle dans la zone tramée (zone de droite). La réponse figurant dans la zone tramée n'est prise en compte que si la première réponse est annulée. Les réponses possibles sont :  V F V F vrai     faux     abstention     abstention     vrai     faux     abstention      Attention : vous ne disposez que d'une seule feuille de réponses. En cas d'erreur, vous devez annuler votre réponse comme indiqué ci-dessus. Toutefois, en cas de force majeure, une seconde feuille pourra vous être fournie par le surveillant.   
 
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Epreuve de Chimie
Sélection FESIC 2006      Masses atomiques molaires en g. mol 1 .  H C O Na Cd Ni 1 12 16 23 112,4 58,7        Exercice n°1  On mesure labsorbance A dune solution de sulfate de cuivre Cu 2+ + SO 24-.  a)  L’absorbance augmente avec la concentration molaire en soluté apporté de la solution.  b)  La courbe représentant l’évolution de l’absorbance A avec la concentration molaire en soluté apporté c de la solution est une droite pour de faibles concentrations.  c)  L’absorbance A ne dépend pas de la longueur d’onde de la lumière utilisée.  Une solution de concentration molaire en soluté apporté  c 1 = 0,100 mol.L 1 a une absorbance A 1 = 0,30 ; une solution de concentration molaire en soluté apporté  c 2 = 0,050 mol.L 1 e absorbance A 2 = 0,15. a un  d)  Le mélange à volume égal de ces deux solutions a une absorbance A = 0,45.  
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Epreuve de Chimie
Sélection FESIC 2006    Exercice n°2  On réalise létude cinétique de la transformation des ions peroxodisulfate par les ions iodure. Le mélange réactionnel est réalisé avec un volume V 1  = 25,0 mL de solution de peroxodisulfate de potassium de concentration molaire en soluté apporté  C 1  = 5,00 mmol.L -1  et un volume V 2  de solution diodure de potassium de concentration molaire en soluté apporté  C 2  = 0,250 mol.L -1 , de sorte que lun des réactifs soit en large excès.  + Léquation bilan de la réaction sécrit : S 2 O 28-(aq) + 2 I -(aq) = 2 SO 42-(aq)  I 2(aq)   Un graphe indiquant la variation de la concentration molaire en ions peroxodisulfate en fonction du temps a été tracé.    S 2 O 2 8 -(aq) 10 3 mol.L 1  
t (min)
  a)  L’ion peroxodisulfate joue le rôle d’oxydant au cours de cette transformation. b)  L’ion iodure est le réactif limitant. c)  Le volume V 2 de solution d’iodure de potassium utilisé dans cette expérience était égal à 25 mL. d)  Le temps de demi-réaction est légèrement inférieur à 20 min.  
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Epreuve de Chimie
Sélection FESIC 2006   Exercice n°3  Leau de javel est un désinfectant, elle est fabriquée en solution aqueuse selon la réaction quasi-totale :  Cl 2(g) + 2 HO -(aq) = ClO -(aq) + Cl -(aq) + H 2 O (l)  (réaction n°1)  Le degré chlorométrique (°Chl) est le volume (exprimé en L) de dichlore gazeux qui a été utilisé pour préparer un volume de 1,00 L deau de javel. Dans les conditions opératoires, le volume molaire gazeux est V m = 22,4 L.mol -1 . On considère de leau de javel à 48,0 °Chl.  a)  Dans ces conditions, 60 L de dichlore gazeux sont nécessaires pour préparer 500 mL d’eau de javel. b)  La concentration molaire en ions hypochlorite ClO -(aq) est environ égale à 2,1 mol.L -1 .   La teneur en ions hypochlorite ClO -diminue au cours du temps car les ions se transforment lentement en ions chlorure avec dégagement de dioxygène selon léquation bilan :  ClO -(aq)  = Cl -(aq) + ½ O 2(g)  (réaction n°2).  Cette réaction montre que le degré chlorométrique dune eau de javel est susceptible de varier au cours du temps. On étudie la cinétique de la réaction de décomposition. Deux séries dexpériences ont permis de tracer les courbes suivantes :              c)  La température et l’absence de lumière sont des facteurs cinétiques faisant évoluer le système dans le même sens.  Lors de sa fabrication, un berlingot deau de javel contient 0,50 mol dions ClO -. Lors de son utilisation, six mois plus tard, il nen contient plus que 0,48 mol. Le volume dun berlingot est 250 mL.   -1 1 d)  La vitesse volumique moyenne de la réaction n°2 est égale à 3 mol.L .mois -.  
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Sélection FESIC 2006   Exercice n°4  On réalise le mélange de V 1 = 20,0 mL de permanganate de potassium acidifié de concentration molaire en soluté apporté C 1 = 2,00.10 -3  mol.L -1  et V 2  = 20,0 mL dacide oxalique HOOC-COOH (solution incolore) de concentration molaire en soluté apporté C 2 = 5,00.10 -2 mol.L -1 . La réaction mise en jeu est lente et considérée comme totale, son équation est :  2 MnO -4(aq) + 5 H 2 C 2 O 4(aq) + 6 H +(aq) = 2 Mn 2+(aq) + 8 H 2 O (l) + 10 CO 2(aq)   On suit son évolution par spectrophotométrie. On mesure labsorbance A du mélange réactionnel placé dans la cuve du spectrophotomètre. Dans ces conditions, la concentration molaire en ions permanganate est proportionnelle à la valeur de labsorbance A  mesurée. Labsorbance A( t ) et lavancement de la réaction x(t) sont reliés par la relation :  x(t) = (2.10 -5  A( t ). 10 -5 ) mol.  Par un logiciel approprié, on obtient la courbe suivante :
 Absorbance en fonction du temps : A = f(t)  a)  L’un des couples d’oxydoréduction mis en jeu dans la réaction chimique est CO 2(aq) / H 2 C 2 O 4(aq) . b)  Le temps de demi-réaction est égal à environ 650 s.  On recommence lexpérience précédente en prenant le même volume V 2 dune nouvelle solution dacide oxalique de concentration molaire apportée C '2 = 2,50.10 -3 mol.L -1 .  c)  La solution finale n’est plus incolore. d)  L’absorbance finale vaut 1.  
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Sélection FESIC 2006       Exercice n°5  On prépare une solution aqueuse à 5.10 -3  mol.L -1  dacide méthanoïque. La conductivité de la solution, mesurée à 25°C a pour valeur σ = 3,3 ×10 -2 S.m -1 .  Données :  4,05×8,1 33  ion Conductivité molaire ionique (S.m 2 .mol -1 ) à 25°C H 3 O + 35.10 -3 HCOO -(aq) 5,5.10 -3  a)  L’ancien nom de l’acide méthanoïque est acide acétique. b)  Les ions méthanoate et les ions oxonium sont quasiment en même quantité dans la solution. c)  La concentration molaire en ions oxonium est égale à 0,81 mmol.L -1 . d)  Le taux d’avancement de la réaction est égal à 16 %.  
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Sélection FESIC 2006   Exercice n°6  Lacide borique H 3 BO 3 est utilisé comme antiseptique en solution aqueuse, par exemple dans les collyres. On considèrera ici quil sagit dun monoacide. On souhaite réaliser un dosage p H-métrique de 20 mL dune solution de cet acide par une solution dhydroxyde de sodium. La solution titrante a une concentration de 1,0.10 -2 mol.L -1 . On obtient les courbes suivantes donnant respectivement p H = f (V) et p H = ddp VH = g (V) qui font apparaître que le dosage ne peut pas être effectué avec une très grande précision :   
‡  +         
 
  
pH (cm -3 )
 


   = /
  a)  La base conjuguée de l’acide borique est l’ion BO - 2 . b)  On peut également détecter l’équivalence avec la phénolphtaléïne dont la zone de virage se situe entre pH = 8,2 et pH =10. c)  D’après le graphe, la valeur du pKa de l’acide borique est comprise entre 8 et 10. d)  La concentration molaire de la solution en acide borique a une valeur proche de 13.10 -3 mol.L -1 .
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Epreuve de Chimie
Sélection FESIC 2006   Exercice n°7  Une espèce chimique A réagit sur une espèce chimique B. Léquation de réaction est modélisée par :  a A + b B = c C + d D  Le diagramme dévolution théorique des quantités de matière des réactifs est représenté ci-dessous :  n (mol)
n(A)
n(B)
1 0 1 x (mol)   a)  Les nombres stœchiométriques a et b sont dans le rapport ab 2 . b)  L’espèce B est le réactif limitant. c)  L’avancement maximal est égal à 4 mol. d)  Le taux d’avancement final est voisin de 0,8.    Exercice n°8  On considère laé rqéuaiclitiboren  edsta uKteo(p2r5o)t o=l y1s,e0 .d1e l 1 4 e aà u2 d5°éCq ueta tiKoen( 6: 0  )  2=  H1, 2 0O. ( 1 l) 0 -= 1  3  Hà 3 O + + HO -(aq) Sa constante d 0 -60°C.  Données : N A = 6,02.10 23 mol -1 ; μ eau = 1,0 g.cm -3 à 25°C.  a)  L’eau est un ampholyte. b)  Il y a plus de molécules d’eau dissociées en ions à 60°C qu’à 25°C. c)  Dans 1 litre d’eau à 25°C, il y a 6,0.10 16 molécules d’eau qui sont dissociées en ions. d)  A 60°C, une solution de pH = 7 est acide.  
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Sélection FESIC 2006   Exercice n°9  Léthanamine (ou éthylamine), de formule chimique C 2 H 5 NH 2  est une base de Brönsted. Lacide conjugué est lion éthylammonium (C 2 H 5 NH 3+ ). On prépare une solution aqueuse déthanamine à 2,0.10 -2  mol.L -1 . Le p H de cette solution est mesuré à 11,9.  Données :  p Ka(C 2 H 5 N H +3 /C 2 H 5 NH 2 ) = 10,7 ; p Ke = 14 ; log 5,0.10 -4 = -3,3 ; log 5,0.10 -13 -12,3. =   a)  L’éthanamine possède un isomère. b)  L’éthanamine est complètement dissociée dans l eau. c)  La constante de réaction de l’éthanamine avec l’eau est K = 5,0.10 -4 .  On dose 20 mL de la solution déthanamine préparée par une solution dacide chlorhydrique à 0,025 mol.L -1 .  d)  Le volume à l’équivalence est V E = 16 mL.   Exercice n°10  Dans les grottes, les concrétions (stalactites et stalagmites), constituées de calcaire CaCO 3 , peuvent se dissoudre en présence du dioxyde de carbone CO 2 dégagé par la respiration des visiteurs. Léquation de la réaction qui se produit est : - 2+ CaCO 3(s) + CO 2(aq) + H 2 O = 2 HCO 3(aq) + Ca (aq)  La constante déquilibre de cette réaction a pour valeur K = 3,5.10 6 .  HCO -2 Ca 2 + a)  L’expression de la constante est : K = 3( aq ) eq ( aq ) eq . CO 2( aq ) eq  Leau qui ruisselle sur les stalactites contient des ions calcium Ca 2+ , des ions hydrogénocarbonate HCO 3 et du dioxyde de carbone aqueux. Les concentrations molaires initiales sont : [ HCO 3 (aq ) ] 0 = 8,0.10 4 mol.L 1 , [ Ca 2+(aq) ] 0 = 3,8.10 4 mol.L 1 et [CO 2(aq) ] 0 = 1,0.10 2 mol.L 1 . b)  Le quotient initial de réaction est Q r,i = 3,0.10 –5 . c)  Dans ces conditions, c’est la réaction de dissolution du carbonate de calcium qui se produit. d)  Le pH de la solution initiale est égal à 7,5.  Données : p H = p Ka + log [[ abcaisde ]]  ; 8,0 × 3,8 = 30 ; 8,0² × 3,8 = 240 ; e log 80.110 2 = 1,1 ; log 8,0.10 2 =  1,1.  , Couple : CO 2(aq) ,H 2 O/ HCO 3 (aq ) ; p Ka (CO 2(aq) ,H 2 O / HCO 3 (aq ) ) = 6,4.  
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Sélection FESIC 2006   Exercice n°11  Un dentiste pose une couronne en or à côté dune couronne en acier (alliage fer-carbone contenant une grande proportion de fer). Il se forme alors une pile schématisée de la façon suivante : Fe (s) / Fe 2+(aq) // H +(aq) / H 2(g) Lélectrode constituée par la couronne en or reste inaltérée et le couple en jeu à cette électrode est le couple H +(aq) / H 2(g) . De nombreuses boissons jouent le rôle de solutions électrolytiques.  a)  La couronne d’acier va être rapidement fragilisée par la réaction d’oxydation du fer, la manipulation du dentiste n’est donc pas judicieuse. b)  La couronne d’or constitue le pôle positif de cette pile.  On considère maintenant une pile classique formée dune électrode inattaquable plongeant dans 100 mL dune solution acide de concentration molaire en soluté apporté  C = 0,100 mol.L -1 et dune électrode de fer en très large excès, plongeant dans 100 mL dune solution de nitrate de fer de concentration molaire en soluté apporté  C.  OK n=  c2o.n1s0i 1 d 5 èàr e2 5l°a  Cr.é action : Fe (s)  + 2H +(aq)  = H 2(g)  + Fe 2+(aq)  dont la constante déquilibre a pour valeur Après calcul, le quotient de réaction dans létat initi l écrit : Q r, i  =1 a s . C  c)  Le système évolue dans le sens inverse de la réaction considérée. d)  La charge transférée au cours de l’évolution du système a pour valeur 965 C.  Donnée :  1 F = 96500 C.mol -1  .   Exercice n°12  Le nickel métallurgique obtenu à partir du minerai contient des impuretés. On le purifie par électrolyse. Lélectrolyte utilisé est une solution de sulfate de nickel. Une des électrodes (A) est la plaque de nickel à purifier. Lautre électrode (B) est une plaque de nickel pur. Pendant lélectrolyse, le nickel contenu dans (A) soxyde et disperse ses impuretés dans la solution électrolytique. La réaction qui a lieu dans lélectrolyseur est : Ni (s) + Ni 2+(aq) = Ni 2+(aq) + Ni (s)   Le générateur débite un courant dintensité I supposée constante, de valeur 2,0 A, sous une tension U de 4,0 V pendant 5,0 h.  a)  Le nickel impur constitue l’anode. b)  Les cations se déplacent vers la cathode. c)  L’avancement de la réaction au bout de 5,0 h est de 0,050 mol. d)  L’expérience permet de déposer une masse de nickel pur supérieure à 8,0 g.  Données :  965  / 36 27 ; 1 F = 96500 C.mol -1  
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