Chimie : concours Technicien Strasbourg 2014

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Nomenclature.
Compléter le tableau.
Nom de l'atome
Symbole
Nom de l'ion
Symbole
lithium
Li
sulfate
SO42-
azote
N
ammonium
NH4+
fluor
F
bichromate
Cr2O72-
magnésium
Mg
carbonate
CO32-
chrome
Cr

Or
Au
Nom des composés
Formule
Nom des composés
Formule
peroxyde d'hydrogène
H2O2
acide sulfurique
H2SO4
acétone
CH3-CO-CH3
acide acétique
CH3-COOH
N, N-diméthylformamide
(CH3)2N-CHO


 Etat de la matière .
Donner la formule et l'état physique des composés suivants à température ambiante et à pression ambiante.
Sodium Na ( solide) ; ddiode : I2 ( solide ) ; acéthylène : C2H2 ( gaz ) ;  diazote : N2 (gaz) ;
mercure : Hg (liquide ) ; acétate de sodium : CH3COONa ( solide ).
Unités et conversion.

Quelle est l'unité de mesure des grandeurs suivantes ?

Molarité : ( mol) ; densité : sans unité ; pression : ( Pa ; bar en usage courant ) ; masse : kg ; force : (N).

Convertir les grandeurs suivantes.
23 mm2 = 23 10-6 m2 ; 60 cm3 = 60 10-6 m3 ; 98 mg cm-3 = 98 10-3 kg L-1.
60 km/h = 60 /3,6 m/s = 16,7 m/s ; 1 bar ~105 Pa.
Réactions chimiques.
Ecrire et équilibrer les réactions chimiques suivantes.
C3H8 + 5O2 ---> 3CO2 + 4H2O.

H2SO4 + 2NaOH ---> Na2SO4 + 2H2O.
MnO4- + 5Fe2+ +8H+--->
Mn2+ +5Fe3+ + 4H2O. (en  milieu acide ).
CH3COOH + CH3CH2CH2OH = CH3COO-CH2CH2CH3 + H2O.
Calcul de rendement.
Soit la réaction suivante :
2Fe2O3 (s) + 3C(s) ---> 4Fe(s) + 3CO2(g).
A partir de 15,0 g d'oxyde de fer on obtient 7,50 g de fer. M(Fe2O3) = 159,6 g/mol ; M(Fe)=55,8 g/mol.
Calculer le rendement.
Quantité de matière d'oxyde de fer : n =15,0 / 159,6 =9,40 10-2 mol.
A partir de 9,40 10-2 mol d'oxyde de fer, on peut obtenir au mieux 2*9,40 10-2  =0,188 mol de fer, soit : 0,188*55,8 =10,5 g de fer.
Rendement : masse réelle / masse théorique = 7,50 / 10,5 =0,715 ( 71,5 %).




Donner la signification des indications portées par cette burette graduée.
Volume total 25 mL ; graduation tous les 0,1 mL ; classe A ; volume délivré en 30 s ; exactitude du volume à 20°C : ±0,05 mL.
Dans les conditions normales de température et de pression on désire connaître la densité du dichlore.
Quelle formule utilisez-vous ?
M=29 d ; M(Cl2) = 71 g/mol ; d = 71/29 = 2,9. Le dichlore est plus dense que l'air.
Préparation d'une solution.
On désire préparer une solution aqueuse de sel de calcium. La solution a pour concentration 30 ppm. Le chlorure de calcium est commercialisé sous forme de cristaux de pureté égale à 97 % par lot de 250 g. Le technicien dispose d'une balance  de gamme 0 - 250g et d'une balance de précision ±0,00001 g ainsi que toute la verrerie classique de laboratoire.
Quelle est la masse de sel à peser pour réaliser 0,5 L d'une solution mère à 1000 ppm en calcium ?
1 ppm = 10-6 g / kg. 1000 ppm = 1,00 10-3 g/kg soit 1,00 mg de calcium par kg de solution.
Masse de 1 L d'eau : 1,0 kg ;  Pour préparer 0,5 L de solution mère à 1000 ppm il faut peser 0,500 mg de calcium.
M( CaCl2) =40,08+2*35,45 =110,98 g/mol ;
il faut peser : 0,500*110,98 /40,8 =1,38 mg de chlorure de calcium.
Tenir compte de la pureté du solide commercial : 1,38 / 0,97 = 1,43 mg.
Peser 1,43 mg de chlorure de calcium à l'aide d'une balance de précision. Verser dans une fiole jaugée de 0,500 L. Ajouter de l'eau distillée pour dissoudre le solide et compléter jusqu'au trait de jauge. Boucher et rendre homogène.
A partr de cette solution mère on prépare 1 L de solution étalon à 30 ppm.
Facteur de dilution : 1000/30 = 33,3.
Prélever 33,3 mL de la solution mère à l'aide d'une burette graduée ; verser dans une fiole jaugée de 1,00 L ; compléter avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge.

.


Techniques de séparation :
Quelle(s) technique(s) permet(tent) de séparer :
Un solide d'un liquide : décantation, filtration.
Des solides de tailles différentes : tamisage.
Différents liquides non-miscibles : décantation ( ampoule à décanter ), centrifugation.
Différents liquides miscibles : distillation.
Capacité d'un récipient. L'indication de la capacité volumique nominale d'un bécher s'est effacée avec le temps :

En assimilant le bécher à un cylindre parfait et à l'aide la de cotation ci-dessus (cotes en mm) retrouvez la capacité volumique nominale et exprimez-la en mL.
V = pr2h =3,14 * (79,8 10-3 /2)2 *50 10-3 =2,50 10-4 m3 =  250 cm3 = 250 mL.

Un technicien doit préparer 25 L  d'une solution d'acide nitrique à 1,00 mol/L. L'étiquette de la solution commerciale porte les indications suivantes : 52,5 % en masse, densité d = 1,33 ; M=63,01 g/mol.
Quels sont les EPI qu'il doit porter pour réaliser cette solution ?
Blouse, gants et lunette de protection.
Quel volume de solution commerciale  faut-il prélever pour réaliser 1 L de solution molaire ?
Masse d'acide pur par litre de solution commerciale : 0,525*1,33 =0,698 kg = 698 g.
Concentration molaire de cette solution : 698 /63,01 =11,08 mol /L ; facteur de dilution 11,08 ~11,1
Pour préparer 1 L de solution molaire, il faut prélever à l'aide d'une pipette ou d'une burette graduée 11,1 mL de solution commerciale.
Verser dans une fiole jaugée de 1,00 L contenant 1/3 d'eau distillée. Compléter jusqu'au trait de jauge avec de l'eau distillée. Boucher, agiter pour rendre homogène.

 Hygiène et sécurité.
Que signifie le sigle CMR ? Cancérogène, mutagène reprotoxique.
Certains composés présentent un risque d'incendie parce qu'ils peuvent être :
des carburants ; des espèces volatils inflammables.
Que signifient les pictogrammes suivants ?

Que doit-on faire en cas de brûlures légères par un acide ?
Laver à grande eau.
Vous préparez une solution approximativement molaire  d'une solution de soude en dissolvant des cristaux d'hydroxyde de sodium.
Quelle est la particularité de cette dissolution ?
Cette dissolution étant exothermique, travailler en utilisant un bain de glace. La solution est corrosive : coller l'étiquette ce sécurité correspondante sur le flacon.
Donner le mode d'évacuation approprié pour les déchets suivants.
Solution KCl à 0,1 mol/L : évier ; acétate d'éthyle : solvants non halogénés ; solution contenant des ions Pb2+ : container sels de métaux lourds.
Chloroforme : solvants halogénés ;  flacon en verre ayant contenu du méthanol : container spécifique pour déchets solides ; éther : solvants non halogénés.




Vous êtes chargé de commander un produit proposé par deux fournisseurs différents. Lequel choisir ?
Fournisseur A : 2,4-dichlorobenzoyl chloride 98 % : d = 1,49 ; 100 mL pour 32,00 € TTC.
Fournisseur B : 2,4-dichlorobenzoyl chloride 98 % : d = 1,49 ; 100 g pour 28,60 € TTC.
Fournisseur A : la masse de 100 mL est m = 149 g soit 32,00 *100/149 = 21,48 € les 100 g.
La TVA est au taux de 20 %, quel est le prix hors taxes ?
32,00 /1,2 = 26,67 € les 100 mL.
Votre consommation est de 250 mL par mois et vous devez avoir 3 mois de stock.
Combien de flacon commandez-vous tous les trois mois ? Quel budget HT cela représente-t-il ?
Consommation en trois mois : 250*3 = 750 mL. Il faut donc commamder 8 flacons de 100 mL pour un montant HT de : 8*26,67 =213,36 €.

Votre responsable vous demande de réaliser les tâches suivantes. Le temps pour effectuer chaque tâche est indiqué en gras.
Tâche 1 : réception et rangement d'une commande : 40 min.
Tâche 2 : analyser le spectre d'un produit enregistré précédemment : 20 min.
Tâche 3 ; effectuer une synthèse : cette réaction dure 50 min ( tâche 3a) et ne nécessite aucune attention particulière. Il faut néanmoins en plus, procéder aux opérations suivantes :
tâche 3b : démarrage de la réaction 10 min.
Tâche 3c : traitement et isolation du produit 20 min.
Tâche 4 : établir une liste de verrerie à commander suite à celle reçue en tâche 1 : 30 min.
Tâche 5 : faire une pause de 10 min.
Comment procéder en un minimum de temps
?
Tâche 1 ; tâche 3b ; pendant la durée de la tâche 3a , réaliser la tâche 2 et la tâche 4 ; tâche 3c ; tâche 5  : durée totale :  2 h 10 min.




  

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