Physique, chimie minérale. Concours ITRF Rennes 2015 



1-Electricité : (2 points)
Quelle est l’ordre de grandeur du courant qui traverse le corps humain dont la résistance est 1600 ohms lorsqu’il est soumis à une tension de 400 V ?
I = U / R = 400 / 1600 = 0,25 A.
Electromagnétisme : (7,5 points)
2.1 Compléter le tableau suivant : 2 points (0,5 pt par réponse)
Longueur d'onde dans le vide
< 10 pm
10 pm - 10 nm
10 nm - 400 nm
400 nm - 800 nm
800 nm-1 mm
Nom de l'onde électromagnétique
Rayons g
Rayons X
ultraviolet
lumière visible
infrarouge
2.2 Un enseignant désire montrer à ses étudiants le spectre de la lumière blanche.
2.2-a : Indiquez deux dispositifs que l'on peut envisager ?
Décomposition de la lumière blanche par un prisme ou par un réseau.
2.2-b : Décrire le spectre observé ?

Le prisme peut être remplacé par un réseau.
La tache centrale de diffraction est blanche ( superposition de toutes les radiations de la lumière blanche ). De part et d'autre, on observe une alternance de taches sombres ( absence de lumière ) et de taches colorées. La radiation rouge est la plus déviée.

2.2-c : Quelle est la grandeur associée à une couleur ? (1 point).
La fréquence en hertz est associée à une couleur.
2.3 Un faisceau de lumière d’une lampe à incandescence donne une tache blanche sur un écran qui
diffuse parfaitement toutes les lumières du spectre visible.
Entre la lampe envoyant la lumière blanche et l’écran, on place successivement 3 filtres : un cyan, un
magenta et un jaune. Que voit-on alors sur l’écran ? (1 point).
Le filtre cyan arrête sa couleur complémentaire, le rouge. Le filtre magenta arrête sa couleur complémentaire, le vert. Le filttre jaune  arrête sa couleur complémentaire, le bleu.
2.4 L’aniline a pour formule C6H7N. Le spectre UV-visible de l’aniline est donné ci-dessous.
Dans quel domaine de longueur d’onde l’aniline absorbe-t-elle ?
Cette molécule est-elle colorée ? (1,5 points).

L'aniline présente un maximum d'absorption dans l'UV vers 230 nm. C'est un liquide incolore.




3-Optique : (5,5 points)
3.1 : Comment s’appelle la grandeur physique associée à une lentille ? Quelle en est l’unité ? (1 point).
La vergence est exprimée en dioptries.
3.2 : Compléter le tableau : (2 ,5 points).
Lentille
L1
L2
L3
Indication
+8 d
+3 d -3 d
nature
Convergente
Convergente
Divergente
Distance focale (m)
1/8 = 0,125
1/3 ~0,333
-0,333
3.3 : Comment distinguer les deux types de lentilles ? (1 point)
Une lentille convergente est bombée au centre et plus mince sur les bords ; c'est l'inverse pour une lentille divergente.

3.4 : Expliquer pourquoi en regardant un texte à travers une lentille, on peut faire la différence entre
les deux types de lentilles ? (1 point).
En regardant un objet proche avec une lentille convergente fonctionnant en loupe, on observe une image virtuelle plus grande que l'objet. Une lentille divergente ne peut pas être utilisée en loupe.









Chimie minérale 50 points.
1- Structure de la matière (10 points)
1.1 : Donner le nom des éléments ou ions suivants. (3 points).
Al : aluminium ; Si : silicium ; P : phosphore ; Na : sodium ; Br- : bromure ; NO3- : nitrate ; SO42- : sulfate ; Cl- : chlorure ;
PO43- : phosphate ; NH4+ : ammonium.
1.2 : Donner les symboles chimiques correspondants. (2 points).
Oxyde de magnésium : MgO ; chlorure de cuivre II : CuCl2 ; oxyde de germanium : GeO2 ; carbure de silicium  : SiC ; oxyde de bore : B2O3.
1.3 : Parmi les affirmations suivantes, préciser lesquelles sont vraies et lesquelles sont fausses. (3
points).
Selon Pauling, l'électronégativité d'un élément est sa tendance à attirer à lui les électrons de la liaison. Vrai.
L'azote est plus électronégatif que l'oxygène. Faux.
Le sodium est plus électronégatif que le soufre. Faux.
Dans le groupe n°1, l'électronégativité croît lorsque le numéro atomique augmente. Faux
Dans la période n°2, les rayons atomiques diminuent lorsque le numéro atomique croît. Vrai.
Le fluor fait partie des halogènes. Vrai.
1.4 : Préciser à quelle classe appartiennent les matériaux suivants (2 points).
PVC : polymères ; alumine : céramique ; béton armé : composite ; acier : métaux et alliages.
2 : La réactivité en chimie minérale (17 points)
2.1 : La décomposition thermique de l'oxalate de calcium (5 points)
CaC2O4 se décompose par pyrolyse en 2 étapes. La 1ère étape correspond à une perte de masse de 21,875 % ; la seconde a une perte de masse de 34,375 %. On donne les masses molaires atomiques suivantes :
MCa = 40 g.mol-1 MC = 12 g.mol-1 MO = 16 g.mol-1.
Proposer un schéma de décomposition thermique.
M(
CaC2O4) =128 g/mol ; M(CaCO3) = 100 g/mol ; M(CaO) = 56 g/mol.
Perte de masse pour une mole d'oxalate de calcium : 128*0,21875 = 28 g.
Oxydation : CaC2O4 (s)+½O2(g) --> CaCO3(s) +CO2 (g).
Seconde perte de masse : 128*0,34375 =44 g.
CaCO3(s) ---> CaO(s)+CO2 (g).
2.2 : Les complexes (1 point)
L'hydrolyse d'une solution de chlorure cuivrique conduit à la formation d'un complexe métallique de cuivre divalent de coordinance 6. Ecrire l'équation chimique correspondante.
CuCl2 +6
H2O--->Cu(H2O)62+ + 2Cl-.
2.3 : Réactions redox (6 points)
Parmi les couples suivants, préciser quelles sont les entités oxydantes et réductrices. (3 points)
MnO4- ( oxydant ; MnO2 ( réducteur) ;  NO3- ( oxydant) ; N2 ( réducteur) ; SO42- ( réducteur) ; S2O82- ( oxydant).

On cherche à doser une solution aqueuse d'ions Fe2+. On dispose pour cela de solutions aqueuses de bichromate de potassium et de thiosulfate de sodium. A partir des potentiels standards suivants, préciser quelle solution vous allez utiliser et écrire l'équation chimique du dosage. (3 points)
6Fe2+aq =6 Fe3+aq + 6e-.
Cr2O72- aq + 14H+aq + 6e-= 2Cr3+aq +7H2O.
Cr2O72- aq + 14H+aq + 6Fe2+aq= 2Cr3+aq +7H2O +6 Fe3+aq.

2.4 : Réactions de précipitation (5 points)
Le tableau ci-dessous résume les produits de solubilités à 25°C des deux composés.
BaSO4  : Ks1 = 10-10 ; Ni(OH)2 : Ks2 =10-15.
En assimilant activité et concentration, calculer la solubilité de ces deux composés dans une solution aqueuse neutre et en déduire lequel des deux est le plus soluble.
Ks1 =[SO42-][Ba2+] = s12 ; s1 = 10-5 mol/L.
Ks2 =[Ni2+][HO-]2 ; [Ni2+] = 10-15 / 10-14 = 0,10 mol/L ; le plus soluble.




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