Aurélie 05/05/11
 

 

     QCM chimie : concours Kiné Ad.. 2011.




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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 : ½
n(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.







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