Épreuve de CHIMIE Contrôle 1, Novembre 2015 Classe : 1SA 1SB Durée : 100 min
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- Dorothée Bastien
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1 Nom : N o : Épreuve de CHIMIE Contrôle 1, Novembre 2015 Classe : 1SA 1SB Durée : 100 min L usage d une calculatrice non programmable est permis Ce sujet comporte 5 pages La page 5 est à rendre avec la copie Premier exercice (4,5 points) Géométrie des molécules (Les parties 1 et 2 sont indépendantes) Donnée : Configurations électroniques : 1 H : K 1 ; 6C : K 2 L 4 ; 7N : K 2 L 5 ; 8O : K 2 L 6 1. Alanine L alanine est un acide aminé de formule structurale ci-contre. 1.1 Justifier le nombre de doublets liants établis par le carbone, l azote, l oxygène et l hydrogène. 1.2 Donner la représentation de Lewis de l alanine. 1.3 Indiquer la géométrie de la molécule autour des atomes numérotés de 1 à Représenter la formule topologique de l alanine. 2. Anéthole anisé L anéthole est une molécule organique qui représente une isomérie Z/E. L isomère E est présent dans l anis. Sous l action de la lumière, il s isomérise en (Z) -anéthole, un composé à l odeur désagréable. 2.1 Nommer le processus qui est à l origine du passage du (E)-anéthole en (Z)-anéthole. 2.2 Représenter la formule topologique du (Z)-anéthole. 2.3 Pourquoi les boissons anisées sont-elles stockées dans des récipients opaques? Deuxième exercice (6,5 points) Dosage des ions thiocyanate SCN - de la salive Les ions thiocyanate SCN - forment des ions complexes colorés avec les ions fer III : la formule de ces ions complexes est Fe(SCN) 2+, selon l équation : Fe 3+ (aq) + SCN - (aq) Fe(SCN) 2+ (aq) On prépare une gamme d étalonnage en introduisant dans les tubes numérotés 1 à 5 du : - nitrate de fer (III) en excès - thiocyanate de potassium dans de l acide nitrique dilué. Pour simplifier, on donne directement la concentration «C» en complexe Fe(SCN) 2+ présent dans chaque tube.
2 Le tube 0 ne contient que du nitrate de fer (III) et de l acide nitrique, dans des concentrations identiques à celles des tubes 1 à 5. Tube n C (mol/l) 0 4,0 x ,0 x ,2 x ,6 x ,0 x 10-4 Après réalisation du blanc, la courbe spectrale du tube n 5 est tracée et représentée ci-dessous. On donne, ci-dessous, le diagramme des couleurs complémentaires : Donner l intérêt de la réalisation du blanc. 1.2 Que contient, dans ce cas, la solution placée dans la cuve pour réaliser le blanc? 2. Préciser la couleur de l ion Fe(SCN) 2+.
3 Épreuve de CHIMIE 3. A une longueur d onde judicieusement choisie, les résultats des mesures d absorbance (notée A) des différents échantillons sont récapitulés dans le tableau suivant : Tube n C (mol/l) 0 4,0 x ,0 x ,2 x ,6 x ,0 x 10-4 A 0 0,128 0,291 0,462 0,634 0, Donner la valeur de la longueur d onde choisie pour réaliser les mesures d absorbances. Justifier. 3.2 Tracer la courbe d étalonnage A = f(c). 3.3 La loi de Beer-Lambert est-elle vérifiée? Justifier. 4. Un prélèvement de salive est collecté et centrifugé. Après centrifugation (séparation des constituants d un mélange en fonction de leur densité), on introduit 0,250 ml de la solution limpide surnageante dans 10,0 ml de la solution de nitrate de fer III acidifié. Dans ces conditions, tous les ions thiocyanate de la salive sont complexés. L absorbance, mesurée dans les mêmes conditions que précédemment, est de 0, En déduire la concentration en ion complexe Fe(SCN) 2+ dans la cuve, puis en ion thiocyanate SCN - dans la salive. 4.2 La concentration habituelle en ion thiocyanate pour un non-fumeur varie entre 0,5 et 2 mmol.l -1 ; chez les fumeurs, on peut rencontrer des concentrations voisines de 6 mmol.l -1. Conclure. Donnée : V m = 25,0 L.mol -1. Troisième exercice (4 points) Composition d un mélange gazeux On considère un mélange gazeux de volume V = 5,0 L contenant des quantités n 1 de propane C 3 H 8 et n 2 de butane C 4 H Déterminer la quantité de matière totale de gaz contenu dans ce volume. 2. On réalise la combustion complète de ce mélange gazeux dans un excès de dioxygène, selon les équations chimiques suivantes : (E1) C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) 3 CO 2 (g) + 4 H 2 O (g) (E2) C 4 H 10 (g) + O2 (g) 4 CO 2 (g) + 5 H 2 O (g) 2.1 Compléter les tableaux d avancement sur la feuille annexe à rendre avec la copie. 2.2 Au cours de cette combustion, on obtient 19,0 L de dioxyde de carbone gazeux. Calculer la quantité de dioxyde de carbone formé. 3. Déterminer les valeurs de n 1 et n 2.
4 Quatrième exercice (5 points) Couleurs d automne Document 1 : Couleur des feuilles des arbres Les feuilles de certains arbres sont vertes au printemps et en été, puis deviennent jaune-orangé à l automne. La couleur des feuilles est liée principalement à la présence de trois pigments : les chlorophylles a et b et le β-carotène. Si l ensoleillement et la température sont suffisamment élevés, alors les végétaux synthétisent les chlorophylles de façon régulière. Document 2 : Spectre d absorption de la lumière blanche Document 3 : Cercle Chromatique Un spectre continu de la lumière blanche en fonction de la longueur d onde λ exprimée en nanomètre Document 4 Document 5 Document 6 Courbe spectrale Courbe spectrale Courbe spectrale de la chlorophylle a de la chlorophylle b de la β-carotène Document 7 : Synthèse chlorophylienne La synthèse chlorophylienne ou photosynthèse est la synthèse de matière végétale de formule générale C 6 H 12 O 6 à partir d eau et de dioxyde de carbone en présence de chlorophylle et sous l action de la lumière. L équation de cette réaction s écrit : 6 CO H 2 O C 6 H 12 O O 2 Des études ont montré que la photosynthèse est plus rapide si la température est proche de 30 C et si l éclairement est intense. En revanche, elle est quasi nulle en l absence de chlorophylle. Question : A l aide des documents proposés et de vos connaissances personnelles, rédiger un paragraphe argumenté de 25 lignes maximum expliquant : - La couleur verte des solutions des chlorophylles a et b et la couleur orange d une solution de β-carotène - La raison pour laquelle les feuilles des végétaux deviennent jaune orangé à l automne - La raison pour laquelle la croissance des végétaux est très lente en hiver et très importante en été.
5 Épreuve de CHIMIE Feuille annexe à rendre Nom et prénom : Classe : Equation chimique (E1) C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) 3 CO 2 (g) + 4 H 2 O (g) Etat du Avancement Quantités de matière en mol système X (mol) n(c 3 H 8 (g) ) n(o 2 (g) ) n(co 2 (g) ) n(h 2 O (g) ) Etat initial 0 Etat final X max Equation chimique (E2) C 4 H 10 (g) + O2 (g) 4 CO 2 (g) + 5 H 2 O (g) Etat du Avancement Quantités de matière en mol système Y (mol) n(c 4 H 10 (g) ) n(o 2 (g) ) n(co 2 (g) ) n(h 2 O (g) ) Etat initial 0 Etat final Y max
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