Chimie 1999 Concours FESIC

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Concours du Supérieur Concours FESIC. Sujet de Chimie 1999. Retrouvez le corrigé Chimie 1999 sur Bankexam.fr.

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• Chimie
• 1999

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• Publié par: bankexam
• Publié le: 25 juillet 2008
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Extrait

 

Epreuve de Chimie

Sélection FESIC 1999   Données   Masses atomiques molaires en g. mol  1 .   C O H Cl Na 12 16 1 35,5 23   ------------------     Exercice n°1     h 0 mL d’u a) On mélange 20 mL d’une solution d’acide acétique 1 c ,0  10  1 mol. L  1 avec 2 ne solution d’hydroxyde de sodium c 5,0  10  2 mol. L  1 . L h e pH du mélange est égal à 4,8.     c ,   mo .  1 h b) On mélange 20 mL d’une solution d’acide acétique 1 0 10 1 l L avec 20 mL d’une solution d’acétate de sodium c 1,0  10 1 mol. L 1 . L h e pH du mélange est égal à 4,8.       c) On mélange 20 mL d’une solution d’acide acétique 1 c ,0  10  1 mol. L  1 a h vec 20 mL d’une solution d’hydroxyde de sodium 1 c ,0  10  1 mol. L  1 . L h e pH du mélange est supérieur à 7.   d) On dilue 10 fois le mélange obtenu à la question b). Le pH du mélange augmente alors d’une unité.   Donnée : pK a (Acide acétique/ion acétate) = 4,8.     Exercice n°2   Sur un comprimé d’aspirine non effervescente marqué « Aspirine 500 » on fait agir à chaud 10 mL de soude 1 c ,0 mol. L  1 . h Ensuite on complète avec de l’eau distillée à 100 mL, on obtient la solution S . Puis on dose 10 mL c 5,0  10  2 mol. L  1 . h de la solution S  par une solution d’acide chlorhydrique On observe un saut de pH important lorsque l’on a versé un volume V de la solution d’acide chlorhydrique.   a) Juste après l’action à chaud de la soude, il reste un excès de soude égal à 7,2  10  3 mol .   b) La concentration en soude de la solution S est égale à 4,4  10  2 mol. L  1 .   c) V  8,8 mL .   d) Le récipient utilisé pour étendre la solution à 100,0 mL est un bécher.   Données : Masse molaire de l’aspirine : 180 g. mol  1 ; 1 1 80  0,0056 .

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Epreuve de Chimie  

Sélection FESIC 1999   Exercice n°3   L’acétyleugénol peut être préparé au laboratoire par action de l’anhydride éthanoïque sur l’eugénol de formule : H O

O CH 3

CH 2 CH = CH 2     a) La formule de l’acétyleugénol est :   O C O CH 3 O CH 3

CH 2 CH = CH 2       b) L acétyleugénol possède une fonction ester. ’   c) La molécule possède la stéréoisomérie .   d) A partir d’un mélange de 0,10 mol d eugénol et 0,20 mol d’anhydride éthanoïque on peut ’ obtenir 40 g d’acétyleugénol.     Exercice n°4   Soit une molécule M de 1-bromo-2-chloroéthane : BrCH 2  CH 2 Cl . Au cours de la rotation du groupe  CH 2 Br par rapport au groupe  CH 2 Cl , autour de l’axe carbone-carbone, l’énergie potentielle de la molécule M varie. Le graphe ci-dessous représente l’énergie E d’une mole de molécules de 1-bromo-2-chloroéthane en fonction de l’angle dièdre   (angle entre le plan contenant les noyaux des deux atomes de carbone et celui de l’atome de brome et le plan contenant les noyaux des deux atomes de carbone et celui de l’atome de chlore).   E E 4 e 1 e 1 Cl e  2 E 3 H Br E 2 d 1 d’ 1 H H E 1 d 2 (1)    60° 120° 180° 240° 300° 360°             Ecole Louis de BROGLIE-CPE LYON-ESA-ESAP-ESCOM-ESEO-ESTIT-ISA-ISAB-ISARA-ISEB-ISEM-ISEN-ISEP    2/13    

e’ 2

Sélection FESIC 1999 Epreuve de Chimie     er es s , .  On connaît les différences d’én gi uivantes : E 2  E 1 2 1 kJ mol  1  E 3  E 1  8,4 kJ. mol  1    E 4  E 1  27,2 kJ. mol  1     a) Pour le 1-bromo-2-chloroéthane, il existe une infinité de stéréoisomères de conformation.   b) La projection de Newman (1) représente la conformation particulière e 2 .   c) d 1 est une conformation décalée.   d) La barrière d’énergie à franchir pour qu’une mole de molécules passe de la conformation d 1 à la conformation e 2 est de 6,3 kJ.mol  1       Exercice n°5     L’eau de Javel est un désinfectant. C’est un m c Na   ClO  et h  de chlorure de sodium, mais la é   l t a e n ne g u e  r  é e q n u   i io m n o s l   a h ir y e p   o d c ’ h h l y o p ri o t c e  h d l i or m it i e n   u d e e     a s u o  c d o iu ur m s    du temps car les ions se transforment lentement en ions chlorure avec dégagement de dioxygène selon l’équation bilan :   ClO    Cl   1 / 2 O 2     a) Cette réaction est une réaction d’oxydo-réduction appelée dismutation.   b) Lors de sa fabrication un berlingot d’eau de Javel contient 0,53 mol d’ions ClO  . Lors de son utilisation 6 mois plus tard, il n’en contient plus que 0,51 mol. La vitesse moyenne de disparition des ions hypochlorite est égale à 3,3.10  3 mol.mois  1 .   c) Le volume de dioxygène dégagé sera dans les conditions normales de température et de pression de 0,448 L, 6 mois après la fabrication.   Données : Le volume molaire dans les conditions normales de température et de pression est de 22,4 L. mol  1 .   d) On réalise l’expérience suivante :    On chauffe dans un tube à essais une solution  contenant de l’eau de Javel avec un peu de solution de  chlorure de cobalt (II) rose .      Le mélange devient marron, puis le dégagement gazeux  cesse et la solution redevient rose.        Le chlorure de cobalt (II) joue le rôle de catalyseur.     Une partie du chlorure de cobalt (II) a été consommé au cours de la réaction.     Ecole Louis de BROGLIE-CPE LYON-ESA-ESAP-ESCOM-ESEO-ESTIT-ISA-ISAB-ISARA-ISEB-ISEM-ISEN-ISEP    3/13    

Sélection FESIC 1999 Epreuve de Chimie     Exercice n°6   On réalise le dosage pH-métrique d’un vinaigre de cidre par une solution titrée d’hydroxyde de sodium de concentration molaire c b  1,00. 10  1 mol. L  1 . Pour cela, on introduit v  10,0 mL de vinaigre commercial dans une fiole jaugée de 100 mL que l’on complète avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge. La solution obtenue est appelée S. Un volume v a  10,0 mL de S est introduit dans un erlenmeyer avec ce qu’il faut d’eau d m i i s s ti e l   l d é a e  ns p   o la u   r  b n ur e  et p t a e. s     O ri n s   q r u é e a r li   s d e e     le d   é d t o ér s i a o g r e e   r p  l H ’ - él m e é c t t r r i o q d u e e     d et u     o p n H  t - ra m c è e t   r l e a .     c L o a u   r s b o e l   u p ti H on   d f e  v b s b ou .  de g  est   pH   14   13   12   11   10    9    8   7    6   5    4    3   2    1   0  0 5 10 15  v (mL)   a) L’équation bilan de réaction est :     CH 3 COOH  HO    CH 3 COO   H 2 O   b) La concentration de la solution S en acide éthanoïque est environ   c a  8,3.10  2 mol. L  1 .   c) Le vinaigre de cidre contient 5,0 g d’acide éthanoïque par litre. Données : masse molaire de l’acide éthanoïque = 60 g. mol  1 .   d) Le degré d’acidité du vinaigre est la masse d’acide éthanoïque contenu dans 100 g de vinaigre. La densité du vinaigre de cidre est d 1,0. = Le degré d’acidité du vinaigre de cidre est peu différent de 5.   Ecole Louis de BROGLIE-CPE LYON-ESA-ESAP-ESCOM-ESEO-ESTIT-ISA-ISAB-ISARA-ISEB-ISEM-ISEN-ISEP    4/13    

 

Epreuve de Chimie

Sélection FESIC 1999   Exercice n°7   La molécule d’acide salicylique est représentée ci-dessous :   O OH C  O (1)     Données : M(aspirine) = 180 g. mol  1    M(2-hydroxybenzoate de méthyle) = 152 g. mol  1       a) Dans la molécule (1), l’atome d’oxygène  est un site électrophile .   b) Par réaction avec l’anhydride éthanoïque, l’acide salicylique permet l’obtention de l’acide acétylsalicylique ou aspirine de formule :   COOH O C CH 3 (2) O       Avec 0,20 mol d’acide salicylique et 0,20 mol d’anhydride éthanoïque, on peut théoriquement obtenir 36 g d’aspirine.   c) Par réaction avec le méthanol, l’acide salicylique permet l’obtention du 2-hydroxybenzoate de méthyle de formule :   O O C CH 3 O (3)       Avec 0,20 mol d’acide salicylique et 0,20 mol de méthanol, on peut théoriquement obtenir 30,4 g de 2-hydroxybenzoate de méthyle.   d) Les pH des solutions de concentration 1,0.10  2 mol. L  1  des composés (1), (2), (3) sont respectivement 2,6 ; 2,8 ; 6,0. Parmi ces trois composés, l’aspirine est l’acide le plus fort dans l’eau.  

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Epreuve de Chimie

Sélection FESIC 1999   Exercice n°8   Données : log 2,5 = 0,4   A 80°C, le produit ionique de l’eau a pour valeur 2,5.10  13 .   a) Une solution aqueuse est neutre si son pH est égal à 7,0 à toute température.   b) pKe est une fonction croissante de la température.   c) A 80°C, une solution aqueuse dont le pH est égal à 6,4 est basique.   d) Le pH d’une solution aqueuse de volume V  200 mL obtenue en dissolvant dans de l’eau pure 5,0.10  2 mmol d’hydroxyde de sodium est égal à 9,3 à 80°C.     Exercice n°9   On étudie la réaction du dioxyde de soufre sur le dioxygène qui donne du trioxyde de soufre. Les conditions expérimentales sont telles que cette réaction peut être considérée comme totale. Les courbes donnant les variations de quantités de matière en fonction du temps sont représentées ci-dessous.   n(mmol)                             Les quantités de matière initiales n de SO 2 et de O 2 sont égales.   La courbe (1) correspond à l’évolution au cours du temps de la quantité de matière du dioxyde de soufre.   a) Les couples rédox intervenant dans la réaction étudiée sont : SO 3 / SO 2  et O 2 / SO 2 .   b) Le mélange initial est réalisé dans les proportions stoechiométriques des deux réactifs.   c) La courbe (3) représente l’évolution au cours du temps de la quantité de matière du dioxygène.   d) Entre la date t  0 et la date  , temps de demi-réaction, la vitesse moyenne de disparition du dioxyde de soufre est 0,04 mol.min  1 . Ecole Louis de BROGLIE-CPE LYON-ESA-ESAP-ESCOM-ESEO-ESTIT-ISA-ISAB-ISARA-ISEB-ISEM-ISEN-ISEP    6/13    

40 30 20 10 0

0.5

1

courbe(2)

courbe(1) courbe(3) 1.5 t(min)  

Sélection FESIC 1999 Epreuve de Chimie     Exercice n°10   L’étiquette d’un flacon contenant une solution S 0 d’acide chlorhydrique porte les indications suivantes :    Masse volumique   1190 g. L  1 .  Pourcentage en masse de chlorure d’hydrogène 37 %.   On prépare une solution S d’acide chlorhydrique en diluant un volume V  4,2 mL de la solution S 0 avec de l’eau distillée dans une fiole jaugée de 500 mL.    a) La solution S 0 commerciale a une concentration C  6,0 mol. L 1 .   b) La concentration de la solution S préparée est d’environ 1,0.10  1 mol. L  1 .   c) Afin de vérifier la concentration de la solution S, on la dose à l’aide d’une solution aqueuse S b  d’hydroxyde de potassium de concentration C b  4,0 10  2 mol. L  1 . Pour cela, dans V b  20 mL de la solution S b , on verse progressivement la solution S et on mesure le pH après chaque ajout. b  e g t ce Les résultats obtenus permettent de tracer le graphe pH  f V S lui de la dérivée dpH dV S  g b V S . g     pH   14     13   12     11     10   9     8   7     6     5   4     3     2   1     0 0  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 V S (mL)   Ecole Louis de BROGLIE-CPE LYON-ESA-ESAP-ESCOM-ESEO-ESTIT-ISA-ISAB-ISARA-ISEB-ISEM-ISEN-ISEP    7/13    

d(pH ) = g dV S (V S )

pH = f(V S )   

Sélection FESIC 1999 Epreuve de Chimie     D’après les résultats expérimentaux, la concentration de la solution S est égale à   0,10 mol L  1 .     d) Parmi les deux indicateurs colorés cités ci-après, le bleu de bromophénol est adapté au dosage réalisé.  

Indicateur coloré Zone de virage et couleurs Bleu de bromophénol jaune 3,0 ----- 4,6 bleu Bleu de bromothymol jaune 6,0 ----- 7,6 bleu

    Exercice n°11   Dans un ballon on introduit 16,0 g d’acide acétique et 8,0 g de 3-méthylbutan-1-ol (ou alcool isoamylique).   H H H H On ajoute 15 mL d’acide sulfurique et on chauffe à reflux pendant une heure.  H C C C C O H   On récupère 7,0 g d’ester.  H  CH 3 H H Alcool isoa li u     Données : M(acide acétique)  60 g. mol  1 ;  M(alcool isoamylique)  88 g. mol  1 ; M b H 2 O  1 g 8 g. mol  1     a) Les proportions d’acide et d’alcool ne sont pas stoechiométriques.   b) Le rendement de l’estérification est voisin de 60 %.   c) La molécule d’alcool isoamylique possède un atome de carbone asymétrique.   d) L’acide sulfurique sert à augmenter le rendement de la réaction d’estérification.     Exercice n°12   Un mélange contient de l’acide chlorhydrique et de l’acide nitrique, deux acides forts dans l’eau. On fait réagir V 1  20,0 mL de mélange avec une solution titrée de nitrate d’argent de concentration molaire C  2 0 10  2 mol. L  1  en présence d’un indicateur de fin de réaction , . (pour déceler l’équivalence). Il faut V  8,0 mL de solution de nitrate d’argent pour atteindre l’équivalence. D’autre part, le pH du mélange des deux acides est égal à 2,0.   a) Dans le mélange d’acides   H 3 O   1,0.10  2 mol. L  1 .   b) Le nitrate d’argent réagit avec les ions chlorure venant de l’acide chlorhydrique.     c) On trouve que   Cl   1,6. 10 3 mol. L 1 .   d) Dans un litre du mélange, on a apporté 0,4. 10  3 mol d’acide nitrique.

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Sélection FESIC 1999   Exercice n°13   Données :    Mas se M s  o b m lé o i l n ai e re  s g 8 m 8 o 4 lé    c    u e l t a    i   r   e M s  ( e a n c   i g d . e m  o o l l é  i 1 q  : u   e   ) = 282.    L’oléine est le trioléate de glycéryle. Ce triester gras de l’huile d’olive est issu de l’acide oléique et du glycérol (propane-1,2,3-triol).   a) La formule du glycérol est    

CH 2 OH CHOH CH 2 OH             b) L’acide oléique, acide gras, de formule topologique  

OH O     possède une double liaison C  C de configuration E.   c) L’atome de carbone du groupe carboxylique de l’acide oléique est le site le plus nucléophile de la molécule.   d) La masse du savon obtenu en faisant réagir sur 1,0 tonne d’oléine, de l’hydroxyde de sodium en excès, est environ égale à 1,0 tonne (on suppose la réaction totale).     Exercice n°14   rique, on introduit A 5,   0 u .1 n  0 i  3 ns m ta o n l t     d p ’ r i i o s  ns c   o b m ro m m e u   r o e r   ig c i B n r e   d   e et s h     1 t , e 0. m 1 p 0 s  , 3  d m a o n l s     d u ’i n o  e ns x   c b è r s o   m d’ a a t c e i   d c e B   r s O ul 3  fu .  h A t  2 min , il s’est formé 1,0. 10  3 mol de dibrome b Br 2 . g   5 Br   BrO 3   6 H 3 O    3 Br 2  9 H 2 O   a) Tous les réactifs sont introduits dans les proportions stoechiométriques.   b) A t  2 min , il ne reste plus d’ions BrO 3  .     c) La vitesse moyenne de disparition des ions bromure est égale à   1,67 mmol.min  1 .   d) La vitesse de disparition des ions bromure dépend du pH de la solution.    

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Sélection FESIC 1999   Exercice n°15   a) On considère les deux molécules ci-dessous. Les molécules passent d’une conformation à l’autre grâce à la libre rotation autour de l’axe passant par les atomes de carbone de la double liaison.   CH 3 H CH 3 CH 3 C C  C C H CH 3 H H     b) On considère les deux molécules ci-dessous. Il est possible physiquement d’isoler séparément chacun des deux isomères.   H H  H  H C C  C  C H H  H H H  H  H     c) On considère l’alcane qui possède un atome de carbone asymétrique et dont la masse molaire est la plus faible. Sa masse molaire est égale à 100 g.mol  1 .     d) On considère des molécules dérivées d’un alcane en substituant un atome d’hydrogène par un atome de chlore. La plus petite de ces molécules qui possède un atome de carbone asymétrique possède en masse environ 38 % de chlore.       Exercice n°16

O C Cl

On considère la molécule de chlorure de benzoyle représentée ci-contre. Chlorure de benzoyl     Données : M chlorure de benzoyle  140,5 g. mol  1 ; M éthanol  46 g. mol  1     a) On introduit avec précaution du chlorure de benzoyle dans de l’eau. On obtient une solution acide. On en déduit que le chlorure de benzoyle est un acide au sens de Bronsted .   b) La molécule de chlorure de benzoyle possède un atome de carbone asymétrique.   c) L’action du chlorure de benzoyle sur l’éthanol est une réaction totale.   d) La réaction de 14 g de chlorure de benzoyle sur 4,6 g d’éthanol permet d’obtenir au maximum 10 g d’ester.

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40

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Epreuve de Chimie

Sélection FESIC 1999   Exercice n°17   On étudie la réaction : H 2 O 2   H 2 O  1 2 O 2     A t  0 on introduit du platine dans une solution d’eau oxygénée et l’on recueille le dioxygène formé. On trace le graphe ci-dessous. Dans les conditions expérimentales, le volume molaire est égal à 25 L. mol  1 .  v(O 2 )(mL)   50                               0  0 2 4 6 8 10 t(min)     a) Il s’agit d’une catalyse homogène.   b) Entre   t  0  et t  5 min ,  la vitesse moyenne de formation du dioxygène est égale à   0,28 mmo n . l.mi  1   mo . . c) La vitesse initiale de disparition de H 2 O 2 est environ égale à 0,5 m l min  1   d) Au cours du temps la vitesse de formation du dioxygène diminue car le catalyseur s’épuise.     Exercice n°18   Un détartrant solide pour cafetière contient de l’acide sulfamique H 2 NSO 3 H , acide fort dans l’eau. Pour déterminer la teneur en acide pur de ce détartrant on réalise l’expérience suivante. On dissout une masse m  0,75 g de détartrant dans l’eau distillée. Cette solution est introduite dans une fiole jaugée de 100 mL que l’on complète avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge. On dose v a  20,0 mL de la solution obtenue par une solution d’hydroxyde de sodium de concentration c b  1,00. 10  1 mol. L  1 . Il faut v b  15,0 mL de cette solution basique pour atteindre l’équivalence, décelée par le virage d’un indicateur coloré bien choisi.   Données : masse molaire de l’acide sulfamique M  97 g. mol  1 . Ecole Louis de BROGLIE-CPE LYON-ESA-ESAP-ESCOM-ESEO-ESTIT-ISA-ISAB-ISARA-ISEB-ISEM-ISEN-ISEP    11/13