Aurélie 12/09/06
d'après concours adjoint technique de recherche et formation, préparateur en chimie

( St Etienne 2005) Sciences des matériaux

Chimie ( 27 pts). ( réponses écrites en bleu)
  1. Ecrire les symboles chimiques des éléments suivants : azote, chrome, fer, mercure, néon, or, zinc. N, Cr, Fe, Hg, Ne, Au, Zn.
  2. Ecrire les formules chimiques des composés suivants : acétone, acide phosphorique, éthanol, éther, potasse, thiosulfate de sodium.
    CH3-CO-CH3 ; H3PO4 ; CH3-CH2OH ; CH3-CH2-O- CH2-CH3 ; KOH ; Na2S2O3    .
  3. Ecrire les symboles des ions suivants et les classer dans la catégorie anion ou cation : calcium ; chlorure, hydrogénocarbonate, magnésium, nitrate, phosphate, potassium, sodium, sulfate.
    cation : calcium Ca2+ ; magnésium Mg2+ ; potassium K+ ; sodium Na+ .
    anion : chlorure Cl- ; hydrogénocarbonate HCO3- ; nitrate NO3- ; phosphate PO43- ; sulfate SO42-    .
  4. Donner les noms des composés suivants : H2SO4 ; CH3-COOH ; NaOH ; KMnO4 ; CH3-CH2CH3 ; NaH2PO4 :
    acide sulfurique ; acide acétique ou éthanoïque ; soude ou hydroxyde de sodium ; permanganate de potassium ; propane ; dihydrogénophosphate de sodium.
  5. Calculer la concentration ( mol/L) d'un acide à 60% massique d'acide nitrique et de densité d= 1,37. N : 14 ; H : 1 ; O : 16 g/mol.
    masse de 1 L de solution : 1,37 kg = 1370 g
    masse d'acide pur dans 1 L de solution : 1370*0,60 = 822 g
    masse molaire acide nitrique HNO3 : 63 g/mol
    quantité de matière (mol) d'acide nitrique dans 1 L : masse (g) / masse moaire (g/mol) = 822 / 63 =13 mol dans 1 L
  6. Equilibrer les équations ci-dessous :
    H2 + ½O2 --> H2O
    2HCl +Zn --> H2 + ZnCl2.
    2CuO + Cu2S-->4 Cu + SO2
    CH4+     2 O2 -->2 H2O + CO2
  7. 250 mL de solution de sulfate d'aluminium ont été obtenus par dissolution de 17,1 g de sulfate d'aluminium.
    - Ecrire la formule chimique du sulfate d'aluminium.     Al2(SO4)3.
    - Quelle est la concentration molaire en soluté apportée ? Al : 27 ; S : 32 ; O : 16 g/mol.
    Masse molaire sulfate d'aluminium M= 2*27+3*(32+4*16) = 342 g/mol
    Quantité de matière (mol) = masse (g) / masse molaire (g/mol) = 17,1 / 342 = 0,05 mol
    Concentration en soluté apportée (mol/L = quantité de matière (mol) / volume solution (L) : 0,05 / 0,25 = 0,2 mol/L    .
    - En déduire les concentrations effectives des ions sachant que la dissolution du sulfate d'aluminium dans l'eau est totale.
    Al2(SO4)3 --> 2Al3+ (aq) + 3 SO42-(aq)
    [Al3+ (aq)] = 2 *0,2 = 0,4 mol/L ; [SO42-(aq)]= 3*0,2 = 0,6 mol/L.
  8. La composition centésimale d'un composé organique de masse molaire M= 60 g/mol est la suivante : 40 % C ; 6,71 % H ; 53,29 % O. Quelle est sa formule brute ?
    formule brute CxHyOz avec x, y, z entiers.
    12 x / 40= 0,6 soit x = 2 ; y/6,71 = 0,6 soit y = 4 ; 16z / 53,29 = 0,6 soit z = 2 : C2H4O2    .
  9. On mesure le pH d'une solution aqueuse à l'aide d'un pHmètre et on trouve pH=6.
    - Que signifie l'abréviation "pH" ?     potentiel hydrogène.
    - Avec quelle électrode mesure-t-on un pH ?     électrode de verre combinée.
    - Que doit-on faire avant de mesurer le pH ?     étalonner le pHmètre, régler la température.
    - Quelle est la concentration molaire en ion oxonium ?     10-6 mol/L.
    - Cette solution est-elle acide ou basique ?     pH inférieur à 7 à 25°C, donc solution acide.
Hygiène et sécurité ( 13 points)
  1. Que signifie les pictogrammes ci-dessous :
n°1 : matières corrosives; n°2 : matières inflammables ; n°3 : Toxique ou très toxique ; n°4 : risque biologique
n°5 : rayonnement laser ; n°6 : rinçage des yeux ; n°7 : champ magnétique important ; n°8 : défense de fumer.
  1. On souhaite réaliser 5 L de solution d'acide sulfurique dilué à environ 1 mol/L à partir d'acide sulfurique concentré du commerce. Quelles sont les précautions à prendre ? Indiquer le mode opératoire et la verrerie utilisée ?
    liquide corrosif, toxique : port de blouse, gants et lunettes de protection, travail sous hotte.
    Verser l'acide dans l'eau et non pas le contraire.
    Prélever un volume V d'acide du commerce ( pipette jaugée + pipeteur ); placer le prélevement dans une fiole jaugée de 5 Lcontenant de l'eau distillée ; compléter avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge ; agiter pour rendre homogène.
  2. Un extincteur n'est efficace que s'il est adapté au feu qu'il est appelé à combattre. Citer les 4 classes de feu et donner un exemple pour chaque classe.
    -     Les Feux de Classe A (feux secs) : éteindre avec de l'eau.
    - Les Feux de Classe B (feux gras) : éteindre avec des poudres
    - Les Feux de Classe C (feux de gaz) : extincteur à poudre ou à CO2.
    - Les Feux de Classe D (feux de métaux) : éteindre avec du sable ou de la terre.
  3. Le sodium : Comment est-il stocké ? Quelle précautions doit -on prendre pour le manipuler ? Comment doit-on le détruire ?
    Stockage et manipulation en l'absence de toute trace d'eau.
    Transformation en alcoolate de sodium ( alcool éthylique + sodium)
    Industriellement on sait transformer le sodium en soude, sans risque.
Physique - mathématique ( 10 points)
  1. Un radiateur branché sur le secteur porte les indications suivantes :220V - 1500 W.
    - A quelles grandeurs correspondent ces indiquations ?
    tension d'alimentation en volt ; puissance électrique consommée en watt.
    - Comment appelle-t-on la transformation d'énergie électrique en chaleur dans un radiateur ? effet Joule.
    - Quelle est l'intensité du courant qui circule dans ce radiateur lorsqu'il est utilisé dans les conditions normales ?
    Puissance (W) = tension (V) fois intensité (A) soit P= UI d'où I= P/U = 1500 / 220 = 6,8 A.
  2. Une prise de courant du secteur est alimentée par trois fils. Quelles sont les couleurs conventionnelles de ces fils ?
    terre exclusivement vert/jaune ; Neutre exclusivement bleu ; phase rouge (ou autre couleur sauf vert, jaune et bleu).
    On branche le voltmètre branché en alternatif :
    a. Entre le fil de phase et le fil neutre.
    b. Entre le fil de phase et le fil de Terre.
    c. Entre le fil neutre et le fil de terre.
    Dans que(s) cas le voltmètre indique-t-il environ 220 V. a et b.

    Peut-il indiquer 0V ? Dans quel cas ? oui cas c.

  3. Un fil cylindrique a un diamètre de 3 mm et une longueur de 56,52 cm.
    - Calculer sa section ( cm²) puis son volume ( cm3)
    Section S=pr² avec r = 0,15 cm d'où S = 3,14*0,15² = 7,065 10-2 cm²
    volume (cm3) = section ( cm²) * longueur (cm) = 7,065 10-2*56,52 = 4 cm3    .
    - Calculer sa masse sachant qu'il s'agit d'un alliage or-cuivre de masse volumique est     r = 17,25 g/cm3.
    masse (g) = volume (cm3) * masse volumique (g/cm3) = 4*17,25 = 69 g.
    - La masse de cuivre qu'il contient étant de 12,28 g, calculer son titre ( rapport de la masse d'or à la masse totale)
    (69-12,28) / 69 = 0,82.
     

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