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Le sujet de ce concours n'est pas
accessible depuis ce site. Question 61.
Réaction d'un acide faible, noté AH, avec l'eau.
AHaq + H2O(l) = H3O+aq + A-aq.
Ka = [H3O+aq][A-aq] / [AHaq]
La solution reste électriquement neutre et en milieu acide l'ion
hydroxyde est négligeable devant l'ion oxonium. [H3O+aq]=[A-aq].
De plus [H3O+aq] = 10-pH.
Conservation de A : [AHaq] + [A-aq] = C.
Par suite : Ka =10-2pH /
(C-10-pH). Réponse B.
Ka = 10-pKa. Réponse E. Question 62.
Couple acide base noté InH aq / In-aq.
A pH=4,8 supérieur à pKa, la forme basique, de couleur
violette, du couple acide / base prédomine. Réponses B et D.
Si [In-aq] = 10 [HIn aq] alors pH =pKa + log ([In-aq] / [HIn aq]) =3,8 + log 10 =
4,8.
Réponse E.
Question 63. Dosage des
ions nitrates. Etape 1 : NO3-aq +2e-
+ 2H+aq= NO2-aq
+H2O(l). Réduction
Zn(s) = Zn2+aq + 2e-. Oxydation. NO3-aq +Zn(s) + 2H+aq= NO2-aq
+H2O(l) +Zn2+aq ( 1 ). Etape 2 : 5 fois { NO2-aq +H2O(l)
= NO3-aq +2e-
+ 2H+aq }. 2 fois { MnO4-aq + 8H+aq
+ 5e- = Mn2+aq + 4H2O(l)}. Bilan du titrage des ion nitrite : 5NO2-aq
+ 2MnO4-aq + 6H+aq
+ = 5NO3-aq +2 Mn2+aq + 3H2O(l) (2 ).
Quantité de matière à l'équivalence : n(MnO4-aq )
= C Véq = 8 10-4*5,0 =4,0 10-3 mmol.
D'après les nombres stoechiométriques de (2 ),
la quantité de matière d'ion nitrite dosés est :
n(NO2-aq)
= 2,5 n(MnO4-aq )
= 1,0 10-2 mmol.
Par suite, les
nombres stoechiométriques de (1 )
permettent de trouver la quantité de matière d'ion nitrate :
n(NO3-aq) = n(NO2-aq)
= 1,0 10-2
mmol. dans 25 mL de solution.
[NO3-aq] =1,0
10-2 /25 = 4 10-4
mol/L.
Masse molaire de l'ion nitrate : M = 14+3*16 = 62 g/mol.
Titre massique en ion nitrate : 62*4 10-4
=2,48 10-2 g/L~25 mg/L. Réponse B.
Question 64. Titrage
conductimétrique d'un acide faible noté AH par la soude (Na+aq
+ HO-aq).
Couples acide / base : AH aq / A-aq ; H2O(l) / HO-aq.
Réaction support du titrage : AH
aq + HO-aq
--> A-aq
+H2O(l) Avant l'équivalence
: HO-aq
est en défaut. On ajoute des ions Na+aq et
il se forme des ions A-aq
La conductivité de la solution augmente. Après l'équivalence : HO-aq
est en excès et on ajoute des ions Na+aq.
Or la conductivité molaire ionique de l'ion HO-aq
est bien supérieure à celle des autres ions présents : la conductivité
de la solution croît fortement.
L'allure de la courbe conductivité = f( volume de soude ajouté) est la
suivante : Réponse A.
Question 65. Critère d'évolution spontannée. Couples acide base : AHaq/ A-aq : pKa1 = 4,8. H3O+aq/ H2O (l) : pKa2 = 0.
Constante d'équilibre de la réaction suivante : H2O (l) +AHaq = A-aq +H3O+aq.
K = [A-aq ]éq [H3O+aq]éq / [AHaq]éq =10-pKa = 10-4,8 =1,6 10-5.
Quotient de réaction initial Qr i =[A-aq ]i [H3O+aq]i / [AHaq]i avec : [A-aq ]i =8 10-3 *20/100 =1,6 10-3 mol/L. [H3O+aq]i = 2,5 10-3 *40/100 =1,0 10-3 mol/L. [AHaq]i =2,5 10-1 *40/100 =1,0 10-1 mol/L. Qr i =1,6 10-3 *1,0 10-3 / 1,0 10-1 =1,6 10-5. Qr i =K, l'équilibre est atteint et la composition du mélange ne change pas. Réponses A et D.
Question 66. Cinétique de la décomposition lente du peroxyde d'hydrogène.
Le peroxyde d'hydrogène disparaît complètement au bout d'un temps assez
long : la réaction est totale et le taux d'avancement final est égal à
1. Réponses B, C et D.
Question 67. Electrolyseurs en série. Réduction de l'ion Cu2+aq à la cathode négative de l'électrolyseur 1 : Cu2+aq + 2e- = Cu(s). Réduction de l'ion Ag+aq à la cathode négative de l'électrolyseur 2 : Ag+aq + e- = Ag(s).
Des métaux se déposent sur les cathodes, la masse de celles-ci augmentent.
La quantité d'électricité traversant les électrolyseur, montés en série, est identique et notée Q = I t = 0,5*15*60 =450 C.
Quantité de matière d'électrons : n(e-) = Q/F = 450 / 96500 =4,66 10-3 mol.
Quantité de matière de cuivre métal : ½n(e-) =2,33 10-3 mol.
Masse de cuivre déposé : ½n(e-) M(Cu) = 2,33 10-3 *63,5 ~ 0,15 g. Quantité de matière d'argent métal : n(e-) =4,66 10-3 mol.
Masse d'argent déposé : n(e-) M(Ag) = 4,66 10-3 *108 ~ 0,50 g. Réponses A et E.
Question 68. Estérification.
Masse d'acide : volume * densité =100*1,2 = 120 kg
Quantité de matière d'acide n1 =m/M =120 *1000/46 =2,6 103 mol.
Masse d'alcool : volume * densité =100*0,8 = 80 kg
Quantité de matière d'alcool n2 =m/M =80 *1000/74 =1,1 103 mol.
RCOOH + R'OH = RCOOR' + H2O : réaction lente, limitée par l'hydrolyse de l'ester.
1,1 103 mol d'alcool réagit avec 1,1 103 mol d'acide. Or on possède 2,6 103 mol d'acide : ce dernier est donc en excès.
(CH3)2CH-CH2OH, alcool primaire. Réponses C et D.
Question 69. Chimie organique.
Les quatres molécules ayant la même formule brute C5H8O, mais des formules semi-développées différentes sont des isomères. Réponse A. Laconfiguration
de la molécule A est E : les deux groupes prioritaires sont
de part et d'autre du plan de la double liaison carbone-carbone.
B est une cétone cyclique. C est un alcool tertiaire.
D est un aldehyde. ( le groupe carbonyle >C=O est en bout de chaîne). Réponse E.
Question 70. Calcul du pKa d'un couple acide / base, noté HIn / In- ( indicateur coloré ).
HIn aq + H2O(l) =In-aq + H3O+aq ; Ka = [In- aq][H3O+ aq] / [HIn aq].
avec [In- aq]=[H3O+ aq] et [In- aq] + [HIn aq] = C.
Ka = [In- aq]2 / (C- [In- aq]) ; pKa = -2 log [In- aq] + log (C- [In- aq]) A pH=pH2 : Seule la forme basique In- aq absorbe à la longueur d'onde utilisée et de plus In- aq est ultra-majoritaire, alors l'absorbance, notée Aoo est proportionnelle à C, c'est à dire à [In- aq]. Aoo = k [In- aq] = kC avec k une constante de proportionnalité. A pH=pH1 : A une autre valeur du pH ( situé dans la zone de virage), seule la forme basique In- aq absorbe à la longueur d'onde utilisée : [In- aq] + [HIn aq] = C avec A = k [In- aq]. pKa = -2 log (A/k) + log ((Aoo -A) / k). pKa = log k -2 log (A) + log (Aoo -A) = log (k (Aoo -A) / A2). pKa = log (Aoo(Aoo -A) / (CA2)). Réponse A.
Réponse