QCM acide base, dilution, taux d'avancement final, ester ( Kiné EFOM 2009)

A v₀ = 10 mL d'une solution S₀ d'acide chlorhydrique de concentration c₀ = 0,01 mol/L et de pH₀ = 2,0 ,
on ajoute V = 20 mL d'une solution de chlorure de potassium ( K⁺ + Cl^-) de même concentration c₀. 
On complète avec de l'eau distille afin d'obtenir V₁ = 100 mL d'une solution notée S₁.
On fabrique une solution S₂ de volume V₂ = 500 mL en ajoutant à S₁, 400 mL de solution S₀.

Question :
Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) exacte(s) ?

A- le pH de la solution S₁ est pH₁ = 3,0.
B- dans S₂, [K⁺] =2 10^-3 mol/L.
C- dans S₁, [Cl^-] = 10^-3 mol/L.
D- la solution 2 est plus acide que la solution 1.
E- la quantité de matière d'ion chlorure présente dans S₂ est 3 10^-4 mol.



On dispose d'une solution de chlorure d'ammonium ( NH₄⁺_aq+Cl^-_aq de concentration de soluté apporté c₀ = 1,0 10^-3 mol/L et dont le pH est 6,1. On donne 10^-6,1 = 7,9 10^-7.  
Question :
Déterminer la constante d'équilibre K de la réaction de NH₄⁺_aqavec l'eau.

A	B	C	D	E	F
3,3 10-10	6 10-9	1,6 10-6	6,2 10-10	4,5 10-10	autre

éthylamine. Le pH d'une solution aqueuse d'éthylamine C₂H₅NH₂, de concentration en soluté apporté c= 0,10 mol/L est égal à 12 à 25°C.
On considère la réaction de l'éthylamine avec l'eau.
Question :Calculer le taux d'avancement final t de la réaction de l'éthylamine avec l'eau.

A	B	C	D	E	F
0,079	0,10	0,05	2,5 10-3	0,33	autre

hydroxylamine et acide nitrique A 25°C, on mélange 200 mL d'hydroxylamine NH₂OH à 10^-2 mol/L et 1 mL d'acide nitrique de concentration molaire c_A = 1,0 mol/L. La réaction entre l'hydroxylamine et l'acide nitrique est totale. La solution obtenue a un pH égal à 6,0.

Question :
Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) exacte(s) ? 
A- dans la solution [NO₃^-] = 5 10^-3 mol.
B- l'équation de la réaction acide/base qui a lieu est : NH₂OH + H₃O⁺ = NH₃OH⁺ +H₂O.
C- x_max = 2 10^-3 mol/L.
D- pK_a(NH₃OH⁺ / NH₂OH ) = 6,0 . 
E- dans le mélange il y a 10^-8 mol d'ion hydroxyde.


On réalise l'hydrolyse du butanoate d'éthyle en chauffant à 200 °C un mélange de 5,0 mol d'eau et de 1,0 mol d'ester. 
Le volume du mélange est de 180 mL. 
Après 24 heures de réaction, on prélève un échantillon de 10 mL. On le refroidit et on le titre ensuite par une solution de soude à 2,0 mol/L. 
L'équivalence acidobasique est atteinte pour un volume de base versé V_BE =17,5mL.
Question : Déterminer la quantité de matière d'acide présent dans le prélevement.

A	B	C	D	E	F
35 mmol	22 mmol	130 mmol	0,22 mol	0,55 mol	autre

Question : En déduire le pourcentage d'ester hydrolysé.

A	B	C	D	E	F
33 %	82 %	63%	54%	75%	autre

combustion d'un hydrocarbure.
On réalise la combustion de 10 mL d'un hydrocarbure gazeux de formule brute inconnue C_xH_y, avec 50 mL de dioxygène en excès. Après combustion totale et refroidissement ( l'eau est sous forme liquide ), le volume gazeux final est 35 mL, dont 20 mL de CO₂.
Tous les volumes gazeux sont mesurés dans les mêmes conditions de température et de pression.
Question :
 Déterminer la formule brute de l'hydrocarbure .

A	B	C	D	E	F
C2H4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H10	autre

correction fixe

correction chimix

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Ester, oxydoréduction : constante d'équilibre, quotient de réaction concours kiné Nantes 2009.

Un ester E a une formule brute C₆H₁₂O₂.
L'hydrolyse en milieu acide (H₂SO₄) de cet ester donne deux composés A et B.
Le composé B peut être obtenu par oxydation ménagée de A.
Question : Identifier A, B et E. Nommer les.

Question : Ecrire l'équation chimique de l'hydrolyse de E.

Question : Préciser ces caractéristiques. 
Quel est le rôle de l'acide sulfurique ? 
Comment s'appelle la réaction inverse ?
Question : Un mélange initial, constitué d'une mole d'ester et d'une mole d'eau, conduit à un mélange final ne contenant plus que 0,66 mol d'ester.


Déterminer la constante d'équilibre K de la réaction d'hydrolyse.

Question : Un mélange initial, constitué d'une mole d'ester et de n moles d'eau, conduit à un mélange final ne contenant plus que 0,30 mol d'ester.

Déterminer n.

Question : On fait réagir l'ester avec une solution concentrée d'hydroxyde de sodium.
Ecrire l'équation chimique de la réaction. Préciser le nom et les caractéristiques de cette réaction.

Réaction d'oxydoréduction.
La constante d'équilibre de la réaction suivante est K = 3,2.
Ag⁺_aq + Fe²⁺_aq = Ag(s) + Fe³⁺_aq.
On introduit dans un becher V₁ = 100 mL d'une solution aqueuse d'ion Ag⁺_aq
de concentration c₁ = 0,10 mol/L
et V₂ =100 mL d'une solution aqueuse d'ion Fe²⁺_aq
de concentration c₂ = 0,20 mol/L.

Question : Quelle est la valeur initiale Q _{r i} du quotient de réaction ? 
Dans quel sens évolue le système ?

Question : Calculer les concentrations des différents ions lorsque l'équilibre est atteint

Question : Quelle masse d'argent métal obtient-on à l'équilibre ?

Question : On plonge une tige d'argent dans la solution. 
Que se produit-il ? Justifier.

Oxydation et thermolyse de l'éthanal.

Question : Donner sa formule développée

On réalise l'oxydation ménagée de l'éthanal par action d'une solution aqueuse de permanganate de potassium en milieu acide.

Question : Ecrire l'équation chimique de la réaction d'oxydoréduction.

Question : 
 A température élevée, l'éthanal se décompose en phase gazeuse selon :
C₂H₄O(g) --> CH₄ (g) + CO(g)
Cette thermolyse esr réalisée dans un récipient clos de volume constant à la température constante de 480 °C.
on étudie la cinétique de la réaction en mesurant la pression totale P du mélange gazeux au cours du temps.

t(min)	0	20	40	60	80	100
P(bar)	0,42	0,54	0,61	0,65	0,68	0,70

La réaction de thermolyse étant totale, quelle sera la pression P_f en fin de réaction ? Justifier.

Question : Tracer la courbe P= f(t)

Question : Définir le temps de demi-réaction t_½.

Question : Calculer la pression totale P=P_½ à la date t_½. Déterminer graphiquement t_½.

correction fixe

correction chimix

Le propylparaben AP-HP 2010

Le propylparaben est un conservateur utilisé dans l'industrie cosmétique pour empécher la prolifération des bactéries.
Ce produit est actuellement contesté car il serait cancerigène.
L'écriture topologique du propylparaben ou parahydroxybenzoate de propyle est :

Q : Écrire la formule semi-développée du propylparaben, entourer les groupes caractéristiques et nommer les fonctions correspondantes.

Q : On synthétise au laboratoire cette molécule notée C à partir de deux réactifs notés A et B.
A est l'acide parahydroxybenzoïque.
Quel est le nom du réactif B ? Ecrire sa formule semi-développée.

Q : On introduit dans un ballon les quantités de matière n(A) = n(B) = 0,30 mol, quelques gouttes d'acide sulfurique concentré et quelques grains de pierre ponce. On chauffe à reflux le contenu du ballon pendant 45 minutes.
Indiquer la liste du matériel nécessaire pour réaliser le chauffage à reflux.

Q : Quel est le nom donné à la transformation chimique réalisée entre les composés A et B ?
Q : Pourquoi ajoute t-on de l'acide sulfurique concentré dans le milieu réactionnel ?
Q : Quel est le rôle des grains de pierre ponce ?

Q : Au bout de 45 minutes, on refroidit le contenu du ballon en y ajoutant une solution aqueuse de chlorure de sodium de masse volumique r = 1,20 g/mL. On verse ensuite la totalité du contenu du ballon dans une ampoule à décanter. On agite l'ampoule et on laisse reposer.
-Pourquoi ajoute t-on une solution aqueuse de chlorure de sodium et non de l'eau distillée ?
-Faire un schéma légendé de l'ampoule à décanter en justifiant la position des phases aqueuse et organique.
Masse volumique r(A) = 1,05 g/mL ; r(B) = 1,04 g/mL ; r(C) = 1,06 g/mL

Q : Cette synthèse a produit 0,20 mol de composé C.
-Calculer le rendement de la synthèse.
-Comment aurait-on pu augmenter le rendement sans changer la nature des réactifs ?
-Comment peut-on augmenter le rendement en changeant l'un des réactifs ?


correction fixe
correction Chimix

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Titrage , banane, Nantes 2010

Titrage.

On donne :
couples acide / base : H₃O⁺aq/ H₂O (l) pK_a1 = 0 ; H₂O (l) /HO^-aq pK_a2 =pKe = 14
On réalise un titrage d'un volume V_A d'acide chlorhydrique de concentration apportée C_A inconnue placée dans un becher d'environ 250 mL par une solution titrante d'hydroxyde de sodium de concentration apportée C_B placée dans une burette graduée de 25 mL.
On notera V_E le volume versé à l'équivalence.
On donne V_A = 20,0 mL, C_B = 0,100 mol/L..

Q : 

-Quel est le but d'un titrage ?
-Définir l'état d'équivalence d'un système physico-chimique.
-Pour un avancement x inférieur à l'avancement à l'équivalence x_E, quel est le réactif limitant ?
-Pour un volume V, inférieur à V_E, de solution d'hydroxyde de sodium versé, établir l'expression littérale du taux d'avancement t en fonction du pH, Ke,  V_A, V et C_B.
-Calculer la valeur du taux d'avancement pour V = 0,25 V_E ; V = 0,5 V_E ; V = 0,75 V_E.
-Que peut-on en déduire sur la transformation chimique ? Pourquoi ?
-Déterminer les concentrations effectives des espéces chimiques pour V= V_E. Justifier.
-Déterminer les concentrations effectives des espèces chimiques pour V= 1,25V_E.


Arôme de banane.
L'arôme synthétique de banane, appelé encore acétate de butyle, est obtenu à partir de l'acide éthanoïque et du butan-1-ol.
Expérimentalement la synthèse au laboratoire nécessite un volume V_A = 5,80 mL d'acide carboxylique A et un volume V_B = 18,4 mL d'alcool B et quelques gouttes d'acide sulfurique.

	masse molaire M(g/mol)	masse volumique � (g/mL)	tempé rature d'ébullition sous pression normale °C	solubilité dans l'eau salée	picto grammes
A	60	1,05	118,2	importante
B	74	0,81	117,7	très faible
ester	116	0,87	126,5	très faible
acide sulfurique	98	1,80	340,0	importante
eau	18	1,00	100,0	importante

Q : 

-Etablir l'équation de la réaction qui permet d'obtenir cet arôme. Nommer l'ester formé.
-Citer trois méthodes pour améliorer le rendement final de cette transformation sans modifier la quantité de réactif limitant.
-Déterminer la valeur de la constante d'équilibre.
-Quelle masse d'ester peut-on obtenir dans l'état final ?
-Que signifie les deux pictogrammes ? Quelles consignes faut-il préconiser lors de leur utilisation ?

Q : En fin de réaction, l'ensemble est introduit dans une ampoule à décanter en présence d'eau salée pour l'étape de relargage.
Quel est le rôle de l'eau salée ?

Q :
-Schématiser et décrire clairement les différentes phases qui apparaissent dans l'ampoule.
-Schématiser et décrire clairement les différentes phases qui apparaissent dans l'ampoule.
-Détailler clairement une méthode expérimentale pour recueillir l'arôme.
-Détailler clairement votre méthode expérimentale pour :
- identifier l'arôme à l'acétate de butyle
- vérifier si l'arôme est pur.
-Qu'attendez-vous comme observations pour répondre à ces objectifs ?


correction chimix 
correction fixe

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