Aurélie 14/02/11
 

 

 Concours technicien de recherche ( chimiste )  2010 ( Marne la Vallée )




 
L'oxydation de l'alcool benzylique par les ions permanganate s'effectue en milieu basique. L'équation chimique de la réaction d'oxydoréduction qui se produit s'écrit :
3C6H5CH2OH (l) + 4 MnO4-aq =
3C6H5CO2-aq + 4H2O(l) +4MnO2(s) + HO-aq.
les couples oxydant / réducteur mis en jeu lors de cette synthèse de l'acide benzoïque sont :
C6H5CO2-aq /C6H5CH2OH (l) et MnO4-aq /MnO2(s)
Choisissez les deux demi-équations électroniques associées à la transformation décrite ci-dessus. Justifier.

En milieu basique H+aq est minoritaire devant HO-aq. On élimine donc b), c) et e), demi-équations contenant l'espèce minoritaire
H+aq.

L'arôme naturel de menthe.
L’arôme naturel de menthe est principalement dû à deux molécules : le menthol et la menthone que l’on trouve dans l’huile essentielle de menthe. Cette dernière est extraite à partir des feuilles de menthe. On donne quelques caractéristiques physiques :

he. Cette dernière est extraite à partir des feuilles de menthe. On donne quelques caractéristiques physiques


huile essentielle de menthe
dichlorométhane
eau salée saturée
densité par rapport à l'eau
0,9
1,3
1,1
solubilité dans l'eau
faible
quasi-nulle

solubilité dans l'eau salée
très faible
quasi-nulle
solubilité dans le dichlorométhane
importante

quasi-nulle

menthol
dichlorométhane
menthone
température d'ébullition
212°C
40°C
207°C
Pour extraire l’arôme naturel de menthe au laboratoire, on utilise le montage schématisé cidessous :



Quel est le nom du procédé d’extraction correspondant à ce montage ?
hydrodistillation.
Sur la figure la légende 1 correspond-elle à l’entrée ou à la sortie de l’eau ? Préciser le rôle du réfrigérant.
(1) : sortie de l'eau ; (2) : entrée de l'eau.
Dans le réfrigérant à eau, les vapeurs qui se dégagent du ballon se condensent dans le réfrigérant à eau.

Le distillat obtenu est trouble car il contient deux phases mal séparées : l’huile essentielle de menthe et l’eau. Afin de faciliter leur séparation, on ajoute une solution aqueuse saturée de chlorure de sodium dans le distillat recueilli. On place ensuite le contenu de l’erlenmeyer dans une ampoule à décanter. On verse du dichlorométhane dans l’ampoule puis après agitation et décantation, on recueille la phase organique. On ajoute du sulfate de magnésium anhydre à la phase organique afin de la sécher. Après filtration, on procède à l’évaporation du solvant à l’aide d’un évaporateur rotatif afin d’isoler l’huile essentielle de menthe.

A l’aide du tableau des caractéristiques physiques, justifier l’ajout de chlorure de sodium dans le distillat.
L'huile essentielle de menthe est très faiblement soluble dans l'eau salée.
Citer deux raisons qui justifient le choix du dichlorométhane comme solvant extracteur.

  • Le dichlorométhane et l'eau sont deux solvants non miscibles
  • l'huile essentielle de menthe est très soluble dans le dichlorométhane.
 

Faire un schéma de l’ampoule à décanter en indiquant la position des phases aqueuse et organique obtenues. Justifier.

Le liquide le plus dense, le dichlorométhane contenant la majorité de l'l'huile essentielle occupe la partie inférieure.


L'acide othophosphorique.
H3PO4 est un triacide  dont les pKa sont : pKa1 = 2,2 , pKa2 = 7,2 ; pKa3 =12,3.
Représenter sur un axe horizontal, le domaine de prédominance des espèces en fonction du pH.
les domaines de prédominance des espèces H3PO4, H2PO4-, HPO42- et PO43- :

Vous désirez préparer 1 L de tampon phosphate 0,05 mol/L à pH=7,2. Vous disposez de NaH2PO4,2H2O d'une puteté de 98 %, de Na2HPO4,12H2O et d'eau distillée.
De quelle façon procédez vous ? Indiquer succinctement les étapes nécessaires ainsi que les résultats de calculs éventuels.
- Quelles sont les propriétés d'une solution tampon ?
H : 1 ; O : 16 ; Na : 23 ; P : 31 g/mol.
Mélanger 0,5 L de solution de NaH2PO4 à 0,1 mol/L et 0,5 L de solution de Na2HPO4 à 0,1 mol/L ; dans le mélange ( facteur de dilution = 2) , les concentrations de chaque ion seront : 0,05 mol/L
Quantité de matière (mol) correspondante = volume (L) * concentration (mol/L) : n = 0,1*0,5 = 0,05 mol
masse molaire NaH2PO4,2H2O : M= 23+2+31+64+2*18 = 156 g/mol
masse (g) = M*n= 156*0,05 = 7,8 g
masse à peser, en tenant compte de la pureté : 7,8 / 0,98 = 7,96 g.( dissoudre dans 0,5 L d'eau distillée)
masse molaire Na2HPO4,12H2O : M= 46+1+31+64+12*18 = 358 g/mol
masse (g) = M*n= 358*0,05 =17,9 g.
Propriétés d'une solution tampon :
modère la variation du pH, faisant suite à l'ajout modéré d'acide ou de base forte.
le pH ne varie pas par dilution.

Donnez les structures électroniques des atomes de carbone et de silicium dans l'état fondamental.
Carbone : 1s2 2s2 2p2 ; silicium : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2.
Précisez la structure de Lewis de CO2, CO32-, N(CH3)3.

La trisilylamine N(SiH3)3 est une base plus faible que son analogue carbonée la triméthylamine. Donner la formule de cette dernière et proposez une explication de ce phénomène.

Le silicium est moins électronégatif que le carbone ; la molécule N(SiH3)3 est plane alors que N(CH3)3 est pyramidale à base triangulaire. Dans N(SiH3)3 le doublet libre de l'azote est peu disponible.






Quelle est la proposition exacte ?
Une réaction qui se produit avec une absorption  de chaleur est une réaction :
a) adiabatique ; b) endothermique ( Vrai) ; c) exothermique.

L'estérification est :
a) une condensation d'un alcool sur un acide ( Vrai)
b) une hydrolyse acide d'un ester.
c) une condensation d'un alcool sur une base.

Quel rayonnement peut être arrêté par une simple feuille de papier ?
a) un rayonnement alpha ( Vrai) ; b) un rayonnement g ; c) un rayonnement ß.
Quelle est parmi les températures ci-dessous celle qui est la plus proche de la température d'ébullition de l'hélium liquide ( à pression atmosphérique ) ?
a) +30°C ; b) -20 °C ; c) -80°C ; d) -190°C ; e) -270 °C ( Vrai).

Comment se conserve en toute sécurité le sodium à l'état solide ?
a) dans l'eau à 15°C ; b) dans l'huile ( Vrai) ; c) à l'air libre.

Un volume de 1 dm3 correspond à :
a) 10 mL ; b) 100 mL ; c) 1000 mL ( Vrai).

Quel est le couple de solvant miscible ?
a) eau / éthanol ( Vrai) ; eau / chloroforme ; eau / hexane.

Citer 3 équipements de protection individuelle.
Blouse, gants, lunettes et chaussures de sécurité.

le laboratoire dispose de bidons de récupération pour les déchets chimiques. Indiquer par une croix dans le tableau, l'endroit où vous jeteez les solutions suivantes.
composé
acide minéral
acide organique
base et sel de métaux
solvant
évier
méthanol



X

acide sulfurique
X




soude


X


acide formique

X



chlorure de sodium 10-4 M




X
dichromate de potassium


X


KOH


X


HNO3
X




CH3COOH

X



FeCl3


X









Que signifie les symboles suivants :

Qu'utilise t-on pour éteindre un feu de solvants ?
a) un extincteur eau-additif ( Vrai ) ; b) un extincteur à CO2 ; c) un extincteur poudre pour feux de métaux.

Un compteur Geiger-Müller est utilisable pour détecter :
a) une atmosphère explosive ; b) un dégagement de monoxyde de carbone ;
c) des rayonnements ionisants
( Vrai ).

Identifier les réactions suivantes :
réaction
type de réaction
2I-+2S2O32- = I2 + S4O62-
 oxydoréduction
CO2 + H2O + HO- = HCO3- + H2O
acide base
2MnO4- + 5H2C2O4 +6H+ = 2Mn2+ +10CO2 +8H2O
 oxydoréduction
CH3-COO-CH2-C6H5 + H2O = CH3-COOH + C6H5CH2OH
hydrolyse d'un ester
2H2O = H3O+ + HO-.
autoprotolyse de l'eau

Les propositions suivantes sont-elles vraies ou fausses ?
D'une manière générale, la vitesse d'évolution d'un système chimique croït avec la température ( Vrai ).
D'une manière générale, la vitesse de formation d'un produit dépend de sa concentration ( Faux).
D'une manière générale, la vitesse de disparition d'un réactif dépend de sa concentration ( Vrai ).







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