SUJET DE CHIMIE N 1. La pollution atmosphérique résulte de la teneur trop élevée en gaz tels que CO 2, CO, SO 2, CH 4, NO, dans l air.

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1 SUJET DE CHIMIE N 1 Exercice 1 : Pollution atmosphérique La pollution atmosphérique résulte de la teneur trop élevée en gaz tels que CO 2, CO, SO 2, CH 4, NO, dans l air. I-Structure moléculaire de quelques composés 1 Parmi les quatre molécules CO 2, SO 2, CH 4 et H 2 O, indiquer lesquelles sont polaires. Justifier. 2 Donner la structure de Lewis des molécules ci dessus, ainsi que leur géométrie. Les classer par ordre décroissant des angles de liaison. 3 Pour les molécules de CO 2, SO 2 et l ion PO 4 3, donner les degrés d oxydation respectifs des atomes de Carbone, Soufre et Phosphore. 4 A l aide de sa structure électronique, donner la position de l atome de Phosphore (Z=15) dans la classification périodique. 5 Donner les représentations de Lewis des molécules de NO et NO 2 et leur géométrie. Ces deux molécules possèdent une particularité, laquelle? II-Structure du Monoxyde de Carbone 1 Donner la configuration électronique fondamentale des atomes d Oxygène et de Carbone. 2 Préciser pour ces deux atomes, les électrons de cœur et les électrons de valence. On va tenter d établir le diagramme des orbitales moléculaires de la molécule de CO. Pour cela on utilise la méthode LCAO. 3 Quels sont les deux critères permettant de combiner 2 OA? 4 Etablir le diagramme d OM de CO. 5 Calculer l indice de liaison de cette molécule. Est elle paramagnétique ou diamagnétique? Exercice 2 : La Cyanamide L Imatinib est un médicament notamment utilisé pour traiter certains cancers, dont la leucémie. Il agit en inhibant certains récepteurs à activité Tyrosine Kinase. La molécule de Cyanamide intervient dans sa synthèse. 1 Proposer une représentation de Lewis et une géométrie prévisible pour :. l ion Cyanamide (NCN) 2-. la Cyanamide H 2 NCN 2 La Dicyanamide peut être transformée en Mélanine, représentée ci contre a Proposer 2 formes mésomères b Préciser le caractère particulier de cette molécule

2 Exercice 3 : Hybridation 1 Donner la représentation de Lewis de l allène H 2 C=C=CH 2. Cette molécule est elle plane. Justifier à l aide de la représentation des orbitales. 2 L hème est une molécule impliqué dans la respiration. Elle permet de fixer l oxygène au niveau de l Hémoglobine. Donner l état d hybridation des atomes marqués de 1 à 7 cidessous. Pour les atomes d Oxygène et d Azote, donner l orbitale dans laquelle est situé le(s) doublet(s). Exercice 4 : Liaisons intermoléculaires Représenter sur la structure du Coenzyme A dans le site actif d une enzyme :. 3 interactions hydrophobes. 1 interactions électrostatiques. 3 liaisons H

3 Exercice 5 : Etude du complexe Tetraaminecarbonatocobalt (III) Le complexe Tetraaminecarbonatocobalt (III) est formé d un ion Co (III) complexé à un ion Carbonate CO 3 2- et à un certain nombre de molécule d Ammoniac NH 3 1 Donner la structure électronique des atomes d Ag (Z=47), Mn (Z=25), Mo (Z=42). Les représenter à l aide des cases quantiques. 2 Donner la structure électronique du Cobalt Co (Z=27) et de l ion Co (III) 3 Combien de ligands peuvent se lier au Co. Justifier 4 Quelle sera la géométrie du complexe 5 Dessiner ce complexe dans l espace, sachant que l ion Carbonate est un ligand bidente. Donner la charge du complexe. 6 Comment l entropie évolue t elle au cours de la complexation du Co (III) en Tetraaminecarbonatocobalt (III) dans l eau? Justifier par deux arguments EXERCICE 6 (la base de la base) De 7 à 10 min A propos du ph des solutions aqueuses suivantes : 1 / HNO 3 (C = mol.l -1 // pka = -2) a) L'acide nitrique est un diacide fort, on applique la formule ph = - log(2c) b) Le ph de la solution aqueuse est supérieur à 7,5 c) Le ph de la solution aqueuse est inférieur à 6.5 d) Le ph de la solution aqueuse est d'environ 3.7 e) Si C 1 = 2C = mol.l -1, alors ph 1 = 2pH = / H 2 SO 4 (C = mol.l -1 ) a) L'acide sulfurique est un diacide fort, on applique la formule ph = - log(2c) b) L'équation de dissolution est la suivante : H 2 SO 4 + 2H 2 O 2H 3 O + + SO 4 2- c) Le ph de la solution aqueuse est d'environ 5 d) Le ph de la solution aqueuse est d'environ 32 e) On vérifie l'hypothèse ph < 6.5 et ph < pka / NaOH (C = mol.l -1 ) a) On applique la formule ph= 1 / 2 (14 + pka + log C) b) On applique la formule ph = 14 + log C c) Le ph final de la solution aqueuse est > 14 d) Le ph de la solution aqueuse est 12,5 e) On vérifie l hypothèse ph > 7,5 4 / Ba(OH) 2 (C = mol.l -1 ) a) Le baryte est un diacide faible b) On applique la formule ph = 14 + log C

4 c) Si C 1 = C / 2 = 10-4 alors ph 1 = 5,3 d) On vérifie l hypothèse ph > 7,5 e) On vérifie les hypothèses ph > 7,5 et ph > pka / C 6 H 5 COOH (C = 1 mol.l -1 et pka = 4,2) a) Le C 6 H 5 COOH s appelle l acide propanoïque b) Le C 6 H 5 COOH est une molécule aromatique c) Le ph final de la solution aqueuse est compris entre -1 et 0 d) Le ph final de la solution aqueuse est compris entre 0 et 6,5 e) Le ph final de la solution aqueuse vaut 4,2 6 / C 6 H 5 NH 2 (C = mol.l -1 et ph solution = 9) a) Le pka de l aniline est de 4,6 b) L aniline est une base faible partiellement dissociée c ) L aniline est un amphotère d) On applique la formule des acides faibles : ph = ½ (pka log C) e) Les P2 sont mes amis (amour fraternel) EXERCICE 7 (légèrement plus difficile) Environ 8 min Soit une solution d acide propanoïque (C = 10-1 mol.l -1 et pka = 4,9) 1 / Retrouver la formule de l acide propanoïque c) e) C 4 H 8 O 2 d) C 3 H 6 O 2 2 / A propos du ph de la solution aqueuse : a) L acide propanoïque est un mono acide faible b) On vérifie les hypothèses suivantes : ph < 6,5 et ph < pka 1 c) Le ph final de la solution aqueuse est de 2,9 d) On peut trouver le ph de la solution aqueuse en appliquant la formue de Hendersen- Hasselbalch e) On pourrait trouver un ph négatif 3 / A propos du rapport des concentrations respectives d acide propanoïque et d ion propanoate : a) Donner le diagramme de prédominance d une solution aqueuse d acide propanoïque (rédactionnel)

5 b) Comme le ph de la solution est de 2,9 et que le pka de l acide propanoïque est de 4,9, c est forcément l ion propanoate qui prédomine en solution c) [acide propanoïque] = 10-3 mol.l -1 d) [ion propanoate] = mol.l -1 e) [ion propanoate] / [acide propanoïque] = 10-2 f) [acide propanoïque] + [ion propanoate] = 2C EXERCICE 8 (Rédactionnel) Environ 15 min On ajoute 100mL d'acide sulfurique C 1 = 0.1 mol.l -1 aux solutions suivantes. Quel est le ph de la solution aqueuse résultante? 1 / 100mL NaOH (C 2 = 0.1 mol.l -1 ) 2 / 300mL NaOH (C 2 = 0.1 mol.l -1 ) 3 / 300mL C 6 H 5 NH 2 (C 2 = 0.1 mol.l -1 pka = 4.6) 4 / 300mL C 6 H 5 NH 3 + (C 2 = 0.1 mol.l -1 pka = 4.6) EXERCICE 9 (Rédactionnel) Environ 15 min Une molécule commercialisée dans l'industrie pharmaceutique présente 3 acidités (pka 1 = 4.5 // pka 2 = 9 // pka 3 = 14) A 2+ A + A A / Quelle est l'espèce prédominante en solution? 2 / Quel est le ph d'une solution de cette molécule à C 0 = mol.l -1? La solution commerciale est tamponnée à ph = 7.7 à l'aide du tampon bicine pka = 8.4 M = 163 g.mol -1 3 / Sous quelle forme majoritaire le tampon se présente-t-il en solution? 4 / La solution commerciale est tamponnée par un volume V 0 = 100mL de concentration C 0 = 10-2 mol.l -1. Le tampon est obtenu à l'aide d'une solution de soude de concentration C B = 0.01 mol.l -1 et de bicine solide. Comment préparer le tampon?