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

( Amiens 2005 ; calculatrice autorisée)

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Concentration molaire.

L'étiquette d'une solution commerciale d'acide nitrique HNO3 indique : masse molaire M= 63 g/mol ; densité d = 1,40 ; pourcentage massique en acide nitrique 65 %.

  1. Déterminer la concentration moalire en acide nitrique de cette solution commerciale.
  2. Quel volume de cette solution faut-il utiliser pour préparer 250 mL de solution d'acide nitrique à 1,0 mol/L ?
corrigé
masse de 1 L de solution : 1,4 kg = 1400 g

masse d'acide pur dans 1 L de solution : 1400*0,65 =910 g

Quantité de matière d'acide (mol) = masse (g) / masse molaire (g/mol) = 910 / 63 = 14,44 mol

concentration moalire en acide nitrique de cette solution commerciale : 14 mol L-1. ( deux chiffres significatifs)

volume de cette solution faut-il utiliser pour préparer 250 mL de solution d'acide nitrique à 1 mol/L :

facteur de dilution F = concentration mère / concentration fille = 14,44 / 1 = 14,44

volume de la solution fille (mL) / volume de la prise de solution mère (mL) = 14,44

volume de solution mère à prélever : 250 / 14,44 = 17,3 mL ( 17 mL)
Mathématiques :

En fin d'année, vous devez épuiser les crédits de votre laboratoire. Pour cela vous décider de commander du petit matériel de laboratoire. Vous disposez de 1480,80 euros TTC de crédits. Le fournisseur vous adresse un devis hors taxe d'un montant de 1391,07 euros. De combien doit être la remise (en % ) que le fournisseur voudra bien vous consentir sur le montant hors taxe pour que vous puissiez dépenser au mieux l'intégralité de vos crédits. Le taux de TVA est de 19,6 %.

corrigé
prix TTC maxi : 1480,80 euros

pris maxi HT : 1480,80/(1+0,196) =1238,13 euros

montant de la remise : 1391,07-1238,13=152,94 euros

soit : 152,94*100/ 1391,07 = 11 %.

chimie organique
  1. Nommer les différents réactifs A et B et les produits C et D.
  2. Quel est le nom de cette réaction ?
  3. Donner les quatre caractéristiques de cette réaction.
  4. On fait réagir 6,0 g d'acide éthanoïque avec 6,9 g d'éthanol ( C : 12 ; H : 1,0 ; O : 16 g/mol)
    - Quelle quantité théorique de produit C devrait-on obtenir ?
    - On obtient en réalité 5,9 g de produit C. Quel est le rendement de la réaction ?
corrigé
A: acide éthanoïque ou acétique ; B : éthanol ; C : acétate d'éthyle ; D : eau

estérification, lente, limitée par l'hydrolyse de l'ester, athermique.

quantité théorique de produit C :

M acide = 60 g/mol ; M alcool = 46 g/mol ; Mester = 88 g/mol

nacide = m/Macide = 6,0/60 = 0,10 mol ; nalcool = m/Malcool = 6,9/46 = 0,15 mol ( en excès)

on peut obtenir au plus 0,1 mol d'ester soit 88*0,1 = 8,8 g.

rendement de la réaction : masse réelle / masse théorique * 100 = 67 %.

acide chlorhydrique

Vous disposez d'une solution de HCl de concentration 10 mol/L. Vous souhaitez préparer par dilution 100 mL d'une solution à 1 mol/L. Décrivez avec précision le matériel utilisé ainsi que les différentes étapes de cette préparation. Indiquez les précautions à prendre.

corrigé
facteur de dilution F = concentration mère / concentration fille = 10 / 1 = 10

volume de la solution fille (mL) / volume de la prise de solution mère (mL) = 10

volume de solution mère à prélever : 100 / 10 = 10 mL.

Prélever à la pipette jaugée + pipeteur 10 mL de solution à 10 mol/L

Placer dans une fiole jaugée de 100 mL contenant un peu d'eau distillée.

Compléter jusqu'au trait de jauge avec de l'eau distillée.

agiter pour rendre homogène.

La solution à 10 mol/L étant corrosive, port de blouse, lunette et gants de protection ; travail sous hotte.
Identifier une solution

Un préparateur a oublié de coller les étiquettes sur les solutions qu'il vient de préparer. Il s'agit de solutions à 0,1 mol/L d'acide sulfurique H2SO4, d'hydroxyde de potassium KOH, de chlorure de sodium NaCl, d'acide acétique CH3-COOH. Il décide de mesurer le pH de chaque solution ; il trouve : 7 ; 12,8 ; 4,1 ; 0,7.

En justifiant affecter la valeur du pH à chaque solution.

corrigé
La solution de chlorure de sodium est neutre : pH= 7 à 25°C

La solution d'hydroxyde de potassium est basique : pH=12,8.

L'acide acétique étant un acide faible, le pH est supérieur à -log C avec C= 0,1 mol/L : d'où 4,1.

La solution d'acide sulfurique ( diacide fort ) a un pH de 0,7.
Sulfate de cuivre

On souhaite préparer une solution de sulfate de cuivre CuSO4. Pour cela on utilise le sulfate de cuivre pentahydraté en poudre CuSO4, 5 H2O. Quelle masse de ce produit faudra-t-il peser pour obtenir 200 mL de solution de concentration en ion Cu2+ égale à 0,40 mol/L ? Cu : 63,55 ; S : 32,06 ; O : 15,99 ; H : 1,00 g/mol.

corrigé
M : Masse molaire de CuSO4, 5 H2O ; M= 63,55 + 32,06+4*15,99 + 5(2+15,99)=249,52 g/mol

CuSO4 (s) donne par dissolution Cu2+(aq) + SO42-(aq)

la concentration effective de chaque ion est égale à la concentration en soluté apporté.

Quantité de matière de sulfate de cuivre dans 200 mL de solution à 0,4 mol/L :

concentration (mol/L) * volume (L) = 0,4*0,2 = 0,080 mol

masse de solide (g) = quantité de matière (mol) * masse molaire (g/mol) = 0,080*249,52 = 19,96 g ( 20 g) ( 2 chiffres significatifs)
Nucléide

On donne la notation AZX. Que représentent A, Z et X ?

corrigé
X : symbole de l'élément chimique

Z : numéro atomique ou nombre de charge, ou nombre de protons

A : nombre de nucléons = nombre de protons + nombre de neutrons.
Vrai ou Faux

 

  1. L'air ambiant contient 20 % d'azote et 80 % d'oxygène. Faux : 80 % d'azote et 20 % d'oxygène.
  2. La formule générale des acides est RCOOH. Vrai pour les acides organiques.
  3. La puissance d'un appareil électrique s'exprime en joule. Faux : en watt (W).
  4. Pour préparer une solution diluée d'acide on verse l'acide dans l'eau.Vrai
  5. La formule générale des ester est R-O-R'. Faux : R-COO-R'.
  6. Le pH d'une solution de carbonate de sodium est supérieur à 7. Vrai , l'ion carbonate est une base.
  7. Une solution tampon a un pH de 7. Faux : 7 correspond a une solution neutre à 25 °C.
  8. L'acétone est un solvant halogéné. Faux : CH3-CO-CH3.
  9. La formule générale des alcènes est CnH2n. Vrai
  10. L'éthanol est uin liquide inflammable. Vrai
  11. Lorsqu'on mélange une solution d'acide chlorhydrique et une solution de soude, la température du milieu réactionnel reste constante. Faux : élévation de température.
  12. Lorsqu'on dissout des pastilles de soude dans l'eau, la température du milieu réactionnel s'élève. Vrai
  13. L'hypochlorite de sodium est plus connu sous le nom d'eau de Javel. Vrai
  14. La formule générale des alcools est R-CHO. Faux : groupe OH fixé sur un carbone tétragonal.
Limaille de fer et sulfate de cuivre

On plonge de la limaille de fer Fe, dans une solution de sulfate de cuivre.

  1. Quelle est la couleur de la solution initiale de sulfate de cuivre ?
  2. Il se produit une réaction au cours de laquelle le fer se transforme pour donner des ions Fe2+ et un dépôt de cuivre apparaît sur la limaille. Ecrire les deux demi-équations redox des couples Cu2+/Cu et Fe2+/Fe.
  3. Ecrire et nommer la réaction que subit le fer.
  4. Quel est le nom de la réaction que subissent les ions cuivre II ?
  5. Ecrire et nommer la réaction mettant en jeu simultanément fe fer et les ions cuivre II.
  6. Quel est la couleur du dépôt ?
  7. Quelle est la couleur de la solution en fin de réaction en supposant que les quantités de réactifs soient suffisantes pour que la réaction soit totale.
  8. Comment apelle-t-on le fer ? l'espèce Cu2+ ?
corrigé
La solution initiale de sulfate de cuivre est de couleur bleue.

Le fer est le réducteur le plus fort , il s'oxyde suivant : Fe = Fe2+ + 2e- ; réaction d'oxydation.

L'ion cuivre II est l'oxydant le plus fort, il se réduit suivant : Cu2++ 2e- = Cu ; réaction de réduction.

La réaction mettant en jeu simultanément fe fer et les ions cuivre II est une oxydo-réduction

Cu2++Fe = Fe2+ +Cu

Le dépôt de cuivre est de couleur rouge.

Si la limaille de fer est en excès, tous les ions cuivre II disparaissent et la solution finale est incolore.
Synthèse du paracétamol

Lors de la synthèse, on obtient 2,40 g de paracétamol à patir de 0,035 mol d'anhydride acétique et 0,025 mol de paraaminophénol.

  1. Y'a-t-il un réactif limitant ? Si oui, lequel ? H : 1,0 ; O : 16,0 ; C : 12 ; N : 14,0 g/mol
corrigé
NH2-C6H4-OH + [CH3-CO]2O = + CH3-COOH

puis l'acide acétique peut réagir sur la fonction amine.

CH3-COOH + NH2-C6H4-OH = CH3-COO- + +NH3-C6H4-OH ( réaction limitée)

Bilan : 2NH2-C6H4-OH + [CH3-CO]2O = + CH3-COO- + +NH3-C6H4-OH

Masse molaire paracétamol C8H9O2N : M= 8*12+9+32+14=151 g/mol

quantité de matière paracétamol : masse (g) / masse molaire (g/mol) = 2,40 / 151 = 0,016 mol.

Or d'après les coefficients stoéchiométriques, 0,016 mol de paracétamol est obtenu à partir de 0,016 mol d'anhydride acétique. On en a mis 0,035 mol.

L'anhydride acétique est en excès.
Montage

Nommer les différents éléments du montage.

corrigé

Pictogrammes

Donner la signification des pictogrammes.

corrigé
A: irritant ou nocif ; B : Toxique ou très toxique ; C : dangers pour l'environnement ; D : radioactivité ; E : risque biologique

F : risque d'explosions ; G : matières inflammables ; H : matières corrosives ; I : danger électrique ; J : radiations non ionisantes

K : risque d'asphixie; L : douche de sécurité ; M : défense de fumer ; O : protection obligatoire de la vue ; P : sortie et issue de secours
Toxicologie :

 

  1. Que vous apprend l'étiquette du produit suivant ? Quelles précautions devez-vous prendre ?
  2. On vous demande de manipuler un produit chimique que vous ne connaissez pas. Où trouvez vous rapidement des renseignements sur sa dangerosité ?
  3. Pour les besoins d'un enseignement de TP, vous re-conditionnez un produit chimique liquide livré dans une bonbonne de 2,5 L en flacons de 250 mL. Qu'indiquez-vous sur les flacons ?

 

corrigé
pictogrammes : très toxique, dangers pour l'environnement

risques : R21 : Nocif par contact avec la peau

R25-26 : Toxique en cas d'ingestion, tès toxique par inhalation

R37 : irritant pour les voies respiratoires

R38 : irritant pour la peau

R41 : Risque de lésions oculaires graves

R49 : Peut causer le cancer par inhalation

Sécurité : S45 : En cas d'accident ou de malaise consulter immédiatement un médecin

S53 : Eviter l'exposition

S60 : Eliminer le produit et le récipient comme un déchet dangereux

Produit chimique inconnu : Les catalogues des fournisseurs indiquent les risques (les pictogrammes et phrases de risques R)

recherche à l'aide d'un moteur de recherche " nom produit + sécurité "

Pour les besoins d'un enseignement de TP, vous re-conditionnez un produit chimique liquide livré dans une bonbonne de 2,5 L en flacons de 250 mL.

Sur l'étiquette de chaque flacon, indiquer le nom du produit, et coller les pictogrammes de risques.
Sécurité incendie : (réponses en bleue)

Quel moyen d'extinction faut-il choisir dans les cas suivants ?

  1. Feu de papier ( eau ou extincteur à eau)
  2. Feu électrique ( extincteur à poudre)
  3. Feu d'hydrocarbure ( sable, extincteur à CO2 )
  4. Feu de métal ( extincteur à CO2)
  5. Feu de vétement sur une personne ( couverture)
Stockage rangement : (réponses en bleue)

Indiquer dans quel armoire de stockage vous rangez les produits chimiques suivants ?

  1. Soude caustique ( armoire de sécurité pour corrosifs)
  2. Chlorure de sodium ( armoire générale pour produis chimiques)
  3. Diéthyléther ( armoire de sécurité pour liquides inflammables )
  4. Dichlorométhane ( armoire de sécurité pour toxiques )
  5. Solution concentrée d'acide nitrique ( armoire de sécurité pour corrosifs )
  6. Pentane ( armoire de sécurité pour liquides inflammables )
  7. Glycérine ( armoire générale pour produis chimiques)
  8. Méthanol ( armoire de sécurité pour toxiques )
  9. Acétone ( armoire de sécurité pour liquides inflammables )
  10. Sodium ( maintenir en abscence d'humidité )
  11. Hydroxyde de potassium ( armoire de sécurité pour corrosifs)
  12. Cyanure de potassium ( armoire de sécurité pour toxiques )
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