Aurélie 04/05

QCM : chimie ; acide base ; spectrophotométrie ; esterification et hydrolyse.

chimie : 30 min ; 10 points ; sans calculatrice ; d'après concours kiné St Michel 2005

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QCM ( 2,8 points)

Quelle(s) affirmation(s) est (sont) exacte(s) ?

  1. Une électrolyse transforme de l'énergie chimique en énergie électrique. faux, l'électrolyse transforme de l'énergie électrique en énergie chimique.
  2. Dans une pile électrochimique en fonctionnement, la réaction qui se produit est forcée. faux, la réaction est spontannée.
  3. La tension à vide aux bornes d'une pile est sa fem. exact
  4. Lorsqu'une pile débite, une réduction à lieu à l'électrode négative. faux : l'électrode négative de la pile est l'anode, où se produit une oxydation
  5. Dans une électrolyse la masse de la cathode ne diminue jamais. exact : la cathode est le siège d'une réduction : un dépôt métallique se forme ou bien un gaz H2 se dégage. Le métal de la cathode ne s'oxyde pas.


  1. L'absorbance d'une solution est plus grande si la concentration du soluté est petite. faux : absorbance et concentration sont proportionnelles ( loi de Beer Lambert pour les faibles concentrations).
  2. La conductance d'une solution est toujours proportionnelle à la concentration du soluté.faux : si la concentration est assez faible.
  3. La fréquence des collisions diminue si la concentration des réactifs diminue en solution. vrai l'agitation moléculaire concerne tous les fluides (liquide et gaz); dans une solution, les réactifs se déplacent et entrent en collision, donc moins il y a de réactifs, moins il y a de chocs ou collisions .
  4. La vitesse d'une réaction chimique diminue généralement au cours du temps. exact car la concentration des réactifs diminue ( excepté autocatalyse : l'un des produits de la réaction sert de catalyseur)
  5. Un catalyseur augmente le temps de demi-réaction faux car la vitesse de la réaction augmente ; l'équilibre est plus rapidement atteint.


  1. L'eau de brome ( ou de dibrome) permet de caractériser les dérivés halogénés faux. le dibrome s'additionne sur une double liaison carbone carbone.
  2. L'aspirine possède entre autre, un groupe caractéristique carboxyle.exact.l'aspirine possède une fonction ester et une fonction acide carboxylique dans lesquelles on trouve respectivement -COO-C et -COOH .
  3. L'absorbance d'une solution ne dépend pas de la longueur d'onde de la lumière utilisée. faux. on doit choisir une longueur d'onde pour laquelle l'absorption est maximale.
  4. La conductance d'une solution dépend des électrodes utilisées. exact. la conductance dépend de la surface des électrodes et de la distance séparant les électrodes.
  5. Les électrons circulent dans le pont électrolytique d'une pile qui débite. faux. les ions circulent dans le pont électrolytique; les électrons circulent dans le circuit extérieur, fils de cuivre.


  1. La déhydratation intramoléculaire d'un alcool fournit un alcane faux. un alcène.
  2. L'état liquide est un état physique fluide et condensé. exact. on appelle fluide les liquides et les gaz.
  3. La liquéfaction est une transformation chimique exothermique. faux. un gaz qui se condense libère de l'énergie, mais c'est une transformation physique
  4. Un solution basique aqueuse contient des ions oxonium. exact toute solution aqueuse contient des ions oxonium et hydroxyde. En milieu basique les ions oxonium sont minoritaires.
  5. La conductivité d'une solution s'exprime en m S-1 faux en S m-1.


à propos de l'énergie :( 2,4 points)

Le méthane génère en présence de dichlore et de lumière, du chlorométhane et du chlorure d'hydrogène suivant l'équation :

CH4 (g) = Cl2(g) --> CH3Cl(g) + HCl(g). Cette réaction (1) est exothermique.

  1. Cette réaction est une réaction d'élimination faux substitution.
  2. L'énergie molaire de cette réaction est de signe positif. faux négatif, le système cède de l'énergie au milieu extérieur.
  3. L'énergie molaire de cette réaction serait différente si les produits étaient liquides.exact la condensation d'un gaz libère de l'énergie.
  4. Le chlorométhane pourrait être obtenu à partir du méthanol par une réaction de substitution exact
  5. Le méthane pourrait être obtenu par une réaction de reformage catalytique. faux Le méthane ne peut être obtenu par reformage, mais par craquage. Dans un reformage on ne change pas le nombre de carbone.


Un mélange équimolaire de méthane et de dichlore réagit totalement suivant la réaction (1). L'énergie libérée, exprimée en valeur absolue, est :
A
B
C
D
E
2000 kJ
2 kJ
2 MJ
4 MJ
200 kJ
Données : volume total du mélange initial V= 1000 L ; volume molaire des gaz Vm= 25 L/mol ; énergie molaire de la réaction ( en valeur absolue) E= 100 kJ/mol.


corrigé

Quantité de matière initiale des réactifs : V/ Vm = 1000 / 25 = 40 mol

mélange équimolaire dont 20 mol méthane et 20 mol Cl2.

|énergie libérée |= 20 E = 20*100 = 2 000 kJ = 2 MJ.


L'énergie de cohésion intramoléculaire du chorométhane est en kJ/mol
A
B
C
D
E
-1620
+1620
-1560
-740
+1560
Données: énergie de liaison, exprimées en valeur absolue et en kJ/mol

DC-H= 410 ; DCl-Cl= 240 ; DC-Cl= 330 ; DH-H= 430.


corrigé

énergie de cohésion de la molécule de chlorométhane à 25 °C, en kJ/mol

( 3 liaisons C-H ; une liaison C-Cl )

d'où E = 3DC-H + DC-Cl = 3×410 + 330 =1560 kJ/mol.





acide base : 2,4 points

 Une solution aqueuse incolore S0 d'acide méthanoïque ( ou formique) présente un pH =3. Une solution S1 est obtenue en diluant 10 fois la solution S0 avec de l'eau. Une réaction limitée de constante Ka se produit entre l'acide méthanoïque et l'eau.

  1. Le pH de la solution S1 est supérieur à 3. exact.
  2. Le taux d'avancement final est plus grand dans la solution S0. faux : par dilution on fait tendre le taux d'avancement final vers 1 donc t(S1) >t(S0)
  3. Le critère d'évolution spontanée prévoit un taux d'avancement plus élevé dans S1. vrai : le critère d'évolution spontanée confronte le Qr initial et la constante de la réaction ; dans la solution S1,le nouveau Qr initial est égal

    au dixième de la constante, l'équilibre sedéplace dans le sens direct, il y a donc augmentation du taux d'avancement par rapport à la solution S0

  4. Le quotient de réaction initial dans la solution S1 est supérieur à la constante Ka. faux en ajoutant de l'eau dans S0, on déplace l'équilibre dans le sens direct, donc Qr,i <Ka.
  5. L'acide méthanoïque possède un groupe carbonyle. faux dans le groupe d'atomes -COOH , groupement carboxyle..

 

  1. La concentration volumique C0 dans la solution S0 est :
    A
    B
    C
    D
    E
    5 cmol L-1
    6 10-4 mol L-1
    5 10-3 mol L-1
    5 mmol L-1
    6 mmol L-1
    Ne pas négliger la concentration des ions oxonium devant C0.
    Ka ( HCOOH/HCOO-)= 2 10-4. Le pH de la solution S0 vaut 3.

corrigé
[H3O+]=10-3 mol/L

conservation de l'élément carbone : [HCOOH]+[HCOO-]=C0.

[HCOO-][H3O+] / [HCOOH] = 2 10-4.

la solution reste électiquement neutre et HO- est négligeable en milieu acide : [HCOO-]=[H3O+]= 10-3 mol/L

[HCOOH] = [HCOO-][H3O+] /2 10-4 = 10-6 /2 10-4 = 5 10-3 mol/L

C0 = [HCOOH]+[HCOO-] = 6 10-3 mol/L = 6 mmol / L.


L'absorbance d'une solution aqueuse, de couleur jaune, d'acide formique de pH=3 contenant du BBT ( bleu de bromothymol) est :
A
B
C
D
E
1,5
1
2
0,2
10
Données : concentration molaire volumique du BBT : C= 10-5 mol/L
coefficient d'absoption molaire de la forme acide du BBT :
e0= 105 cm-1 L mol-1.

coefficient d'absoption molaire de la forme basique du BBT : e1= 2 105 cm-1 L mol-1.

Longueur de la cellule spectrophotométrique : L= 1 cm

pKa du couple acide base du BBT : 6,9


corrigé
l'absorbance A est due à la forme basique notée A- et à la forme acide notée AH du BBT

A= e0L[AH] + e1L[A-]= e0[AH] + e1[A-]

conservation du BBT : [AH] + [A-]= C= 10-5 mol/L

[A-][H3O+] / [AH] = 10-6,9 avec [H3O+] = 10-3.

[A-] / [AH] = 10-3,9 soit [AH]= 103,9 [A-] voisin C=10-5 mol/L

A- négligeable devant AH d'où : A = e0[AH] = 10510-5 = 1.



estérification et hydrolyse ( 2,4 points)

Soit un mélange liquide contenant un ester A de formule C6H12O2, un alcool B, un acide carboxylique D et de l'eau. L'ester A est issu de l'acide D et de l'alcool B. Le système peut évoluer suivant deux réactions :

- L'estérification : (1) alcool + acide = ester + eau.

-et l'hydrolyse (2) : ester + eau = acide + alcool.

  1. L'ion oxonium catalyse les deux réactions exact.
  2. L'ester A peut être le propanoate de propyle faux car B est un alcool secondaire ;
    ester possible : CH3-CH2-COO -CH(CH3
    )2, propanoate d'isopropyle.
  3. Les vitesses d'estérification et d'hydrolyse sont nulles à l'équilibre. faux Durant le même temps il se forme autant d'ester par la réaction (1) qu'il n'en disparaît par la réaction (2). La composition du mélange à l'équilibre ne change pas, mais les vitesses des réactions ne sont pas nulles.
  4. L'hydrolyse en milieu basique de l'ester serait totale et rapide. faux totale mais lente à 25 °C, saponification
  5. La quantité d'ester, restant à l'équilibre, est plus grande si l'alcool est extrait du milieu réactionnel. faux . (2) en éliminant l'un des produits, on déplace l'équilibre dans le sens direct.

L'alcool B donne par oxydation ménagée un produit E insensible au réactif de Tollens et sensible à la DNPH.


La quantité d'ester restant à l'équilibre est en mol :
A
B
C
D
E
2
8
1
32
0,5
Données : le système final contient : 4 mol d'acide, 1 mol d'alcool, 2 mol d'eau.

Quotient de réaction de la réaction d'estérification à l'équilibre Qr=4.


corrigé
Qr= [ester]éq[eau]éq/([alcool]éq[acide]éq)=4.

[ester]éq=4[alcool]éq[acide]éq /[eau]éq = 4* 1*4/2 = 8 mol.


Un volume VA de solution aqueuse d'acide D, de titre massique tA= 7,4 g/L est dosé par un volume VBE de solution de potasse de concentration CB= 10 cmol/L afin de déterminer la formule brute de l'acide.

Le nombre d'atomes de carbone présent dans l'acide D de formule CnH2nO2 est :
A
B
C
D
E
1
5
4
3
2
Données : VBE= 20 mL ; VA= 20 mL ; C : 12 ; H : 1 ; O : 16 g/mol.


corrigé
à l'équivalence du dosage acide base : CBVBE=CAVA ; 10 cmol/L = 0,1 mol/L

CA=CBVBE= / VA =0,1 *20/20 = 0,1 mol/L

concentration molaire (mol/L)* masse molaire (g/mol) = titre massique ( g/L)

masse molaire de l'acide : M= tA/ CA=7,4/0,1 = 74 g/mol

M= 12 n + 2n + 2*16 = 74 soit 14 n = 74-32 ; n = 42/14 = 3.

C3H6O2 : acide propanoïque.



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