Aurélie 07/04/06
d'après concours kiné Berck 2006 (chimie)

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alcane
  1. On fait le vide dans un flacon que l'on remplit avec un alcane gazeux A. On détermine à l'aide d'une balsnce la masse de gaz introduit pour remplir le flacon : mA= 6,473 g. On fait de nouveau le vide dans le flacon et on le remplit, dans les mêmes conditions de température et de pression, d'éthane gazeux E. La masse d'éthane vaut mE= 3,348 g. (C: 12 ; H : 1 g/mol)
    - Calculer la masse molaire ( g/mol) de l'alcane A. ( 44 ; 54 ; 58 ; 72 ; 86 ; aucune réponse)
    Quantité de matière (mol) = masse (g) / masse molaire (g/mol)
    Pour E( C2H6) : M= 2*12+6 = 30 g/mol ; nE = 3,348 / 30 mol
    Pour A : nA= 6,473 / M
    Un même volume de gaz ( dans les mêmes conditions de température et de pression) renferme le même nombre de mole soit nE = nA.
    M= 30*6,473/3,348 = 58 g/mol.
  2. Combien y a-t-il d'affirmations exactes ?
    - La masse molaire d'un alcane non cyclique possédant n atomes de carbone se calcule par M= 12 n+ 2 (    Faux) c'est CnH2n+2 d'où : M= 14 n+2
    - La formule brute des cyclanes ( alcanes cycliques) s'écrit : CnH2n(    Vrai)
    - Un alcane est un hydrocarbure à chaîne ouverte insaturée (    Faux) c'est " chaîne ouverte saturée"
    - La température d'ébullition des alcanes linéaires diminue régulièrement lorsque le nombre d'atomes de carbone augmente.(    Faux)
    - le nom de (CH3)3-CH2-CH3 est 2-diméthylbutane(    Faux) c'est "2,2-diméthylbutane"
    acide
  3. On considère une solution d'acide méthanoïque HCOOH de concentration C= 0,020 mol/L. La valeur de la constante d'équilibre de la réaction de cet acide sur l'eau est : K= 1,7 10-4. Calculer la valeur du taux d'avancement final ( en %) de cette réaction. (3,7 ; 5,4 ; 6,2 ; 8,8 ; 9,7 ; aucune réponse)
    K=     t²c/(1-t) soit 1,7 10-4(1-t) = 0,02 t² ; -8,5 10-3 + 8,5 10-3t + t² =0 ; d'où t =8,8 %.
    électrolyse
  4. On réalise l'électrolyse d'une solution aqueuse acidifiée de nitrate d'argent entre deux électrodes de graphite. La concentration initiale en nitrate d'argent est 0,2 mol/L. On observe un dépôt d'argent à la cathode et un dégagement de O2 à l'anode. L'électrolyse dure 25 min. La cathode est pesée, séchée : sa masse a augmenté de 357 mg. Couples O2(g) / H2O ; Ag+(aq) / Ag (s) ; 1F= 96500 C/mol. M( Ag) = 107,9 g/mol
    - Calcule la valeur de l'intensité ( en A) du courant débité par le générateur. (0,11 ; 0,21 ; 0,31 ; 0,42 ; 0,64 ; pas de réponse)
    Ag+ + e- = Ag
    n(Ag)= m/M= 0,357 / 107,9 = 3,31 10-3 mol donc n( e-) = 3,31 10-3 mol d'électrons
    Quantité d'électricité : Q= 3,31 10-3 *96500 = 319,4 C
    intensité : 319,4 / (25*60) =    0,21 A

  6. Combien y a-t-il d'affirmations exactes ?
    - Les ions fer (II) accélèrent la décomposition de l'eau oxygénée (     vrai )
    - Une catalyse est dite hétérogène lorsque le catalyseur et les réactifs forment deux phases distinctes.(     vrai )
    - Les enzymes sont des catalyseurs biologiques spécifiques (     vrai )
    - Le sions oxonium augementent simultanément la vitesse d'estérification et d'hydrolyse (     vrai )
    - Lorsqu'une réaction chimique est réversible, le catalyseur modifie l'état d'équilibre (     faux)
degré alcoolique d'un vin

On réalise le dosage de l'éthanol contenu dans in échantillon de vin pour en déterminer le degré alcoolique. Le degré alcoolique d'un vin est le pourcentage volumique d'alcool pur ( mL) ; mesuré à une température de 20°C, contenu dans 100 mL de vin.

étape 1 : il faut d'abord isoler l'alcool des autres composés du vin (acides, matières minérales, sucres, esters,...) en réalisant une distillation. On distille 100 mL de vin pendant un temps suffisamment long pour recueillir tout l'éthanol. On introduit le distillat dans une fiole jaugée de 1000 mL que l'on complète jusqu'au trait de jauge par de l'eau distillée. La solution obtenue est notée S.

étape 2 : on introduit v0= 10 mL de solution S dans un erlenmeyer puis on ajout v1 = 20 mL de solution de dichromate de potassium de concentration c= 0,10 mol/L. Les ions dichromates sont introduits en excès. On ajoute 10 mL d'acide sulfurique concentré. On laisse réagir pendant 30 min. On suppose que tout l'alcool a été oxydé.

Couples oxydant / réducteur : Cr2O72- /Cr3+ ; C2H4O2/C2H6O.

étape 3 : On dose alors les ions dichromate en excès avec une solution de sel de Mohr de concentration contenant des ions Fe2+ tels que [Fe2+]= 5,00.10-1 mol.L-1. Le volume de solution de sel de Mohr nécessaire pour atteindre l'équivalence (repérée à l'aide d'un indicateur de fin de réaction) est Véq = 7,3 mL.

L'équation de la réaction entre les ions fer II et les ions dichromate est :
Cr2O72- + 14 H3O+ + 6 Fe2+ = 2 Cr3++ 21 H2O + 6 Fe3 +
masse volumique de l'éthanol : r = 780 kg m-3.

  1. Ecrire l'équation de la réaction entre les ions dichromate et l'éthanol.
  2. Déterminer la quantité de matière n0 ( en mmol) d'ion dichromate contenus dans le volume v1 = 20 mL de solution de dichromate de potassium.
  3. Déterminer la quantité de matière n1 ( en mmol) d'ion dichromate restant après l'oxydation de l'éthanol.
  4. Calculer la quantité de matière nE ( en mmol) d'éthanol contenu dans 1 L de S.
  5. En déduire le degré alcoolique ( en °) du vin utilisé.
corrigé
équation de la réaction entre les ions dichromate et l'éthanol :

2 fois { Cr2O72- + 14 H+ + 6 e- = 2 Cr3++7 H2O }

3 fois { CH3-CH2OH +H2O = CH3-COOH + 4e- + 4H+}

2 Cr2O72- + 16 H3O+ + 3 CH3-CH2OH = 4 Cr3++ 27 H2O + 3 CH3-COOH

quantité de matière n0 ( en mmol) d'ion dichromate contenus dans le volume v1 = 20 mL : volume ( mL)* concentration (mol/L

n0 = 20*0,1 = 2 mmol

quantité de matière n1 ( en mmol) d'ion dichromate restant après l'oxydation de l'éthanol :

n(Fe2+) = [Fe2+] véq= 0,5 * 7,3=3,65 mmol

Cr2O72- + 14 H3O+ + 6 Fe2+ = 2 Cr3++ 21 H2O + 6 Fe3 +

d'après les coefficients de cette équation n(Cr2O72- ) = n(Fe2+) / 6 = 3,65 / 6 = 0,608 mmol

n1 = n0 -0,608 = 1,392 mmol

quantité de matière nE ( en mmol) d'éthanol contenu dans 1 L de S :

2 Cr2O72- + 16 H3O+ + 3 CH3-CH2OH = 4 Cr3++ 27 H2O + 3 CH3-COOH

d'après les coefficients de cette équation n(CH3-CH2OH) = 1,5 n(Cr2O72- ) = 1,5 n1 =1,392*1,5 = 2,087 mmol dans 10 mL de S

nE = 208,7 mmol d'alcool dans 1 L de S soit dans 100 mL de vin.

degré alcoolique ( en °) du vin utilisé :

masse alcool (g) = masse molaire (g/mol) * quantité de matière (mol) = 46 * 0,2087 = 9,6 g

volume d'alcool (mL) = masse (g) / masse volumique (g/mL) =9,6 / 0,78 = 12,3°.
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