!!! ATTENTION!!! les pages 3 & 4 du sujet sont à remettre avec votre copie.

Transcription

1 ANNEE UNIVERSITAIRE SESSIN 1 D AUTMNE ETAPE : SVTE Epreuve de : CIMIE UE : SVE104 Date : 10 Janvier 2011 Durée : 1h30 Documents non autorisés Epreuve de Mme N. Geneste, Mrs F. Godde, Y. annachi, L. Servant!!! ATTENTIN!!! les pages 3 & 4 du sujet sont à remettre avec votre copie. Lire attentivement l intégralité du sujet avant de répondre. Le barème est donné à titre indicatif. RTGRAPE : jusqu à 50% des points pourront être retirés en cas d excès de fautes d orthographe et de conjugaison. EERCICE 1 (50 points) n considère l acétylène dicarboxylate de méthyle représenté ci-contre. 1) Indiquer le nombre de liaisons σ, π et de doublets non-liants. 15 / 4 / 8 (3 x 4 points) 3 C a C c C c C b 2) Quels sont le(s) groupement(s) fonctionnel(s) présents au sein de cette molécule? Ester, alcyne (2 x 5 points) 3) Pour chaque type d atome de carbone (a, b et c) préciser le schéma de répulsion électronique, le formalisme de Gillespie, la valeur des angles de liaison et l état d hybridation. C b C a 3 SVT104 Chimie 1/6 10 janvier 2011

2 répulsion Gillespie angle hybridation C a tétraèdre A sp 3 C b triangle équilatéral A sp 2 C c droite A sp (12 x 2 points) 4) La molécule présente-t-elle un moment dipolaire? Justifier. Non (1 point). Plusieurs liaisons sont polarisées mais la géométrie de la molécule fait que chaque dipôle est compensé par un autre de même valeur orienté à 180. La molécule possède un centre d inversion au milieu de la triple liaison. (3 points) EERCICE 2 (54 points) L étain (Z = 50 ; symbole : Sn) peut s associer à l atome de chlore pour former deux composés différents : Sn 2 et Sn 4. 1) Donner la configuration électronique de la couche de valence de l étain et du chlore. Citer un élément appartenant à la même famille que l étain. (Z = 17) : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ou [Ne] 3s 2 3p 5 (4 points) Sn (Z = 50) : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 ou [Kr] 4d 10 5s 2 5p 2 (4 points) Elément appartenant à la même famille : C ou Si ou Ge ou Pb (2 points) 2) A l aide des cases quantiques, représenter les structures de Lewis Sn 2 et Sn 4. Sn Sn (cases: 5 points; structure de Lewis: 5 points) Sn* Sn SVT104 Chimie 2/6 10 janvier 2011

3 (cases: 5 points; structure de Lewis: 5 points) 3) Préciser le schéma de répulsion électronique, le formalisme de Gillespie et la valeur des angles de liaison. répulsion Gillespie angle Sn 2 triangle équilatéral A 2 E 120 Sn 4 tétraèdre A (6 x 3 points) 4) Pour chaque composé, indiquer comment se comporte la valeur de l angle de liaison par rapport à la valeur théorique. Justifier brièvement. Sn 2 : l angle -Sn- est inférieur à 120 de par la présence du doublet non-liant plus proche de l atome central et exerçant une répulsion plus forte sur les doublets liants Sn-. Afin de minimiser cet excès de répulsion, l angle -Sn- se ferme légèrement. (4 points) Sn 4 : c est un tétraèdre parfait avec quatre doublets / liaisons identiques. L angle observé est donc identique à la valeur théorique. (2 points) EERCICE 3 (30 points) n considère les halogénures d acide -, avec = F,, Br, I. Molécule MM (g.mol -1 ) µ (D) d (nm) T éb ( C) -F 20 1,82 0, ,5-36,5 1,08 0, Br 81 0,79 0, I 128 0,38 0, ) Pour chaque molécule, indiquer le pourcentage ionique de la liaison. µ q = (3 points) et µ = théo 48 d e (en Debye) (2 points) avec q = e 1 (1 point) exp % ionique 100 µ théo Molécule µ (D) µ théo (D) % ionique -F 1,82 4,416 41,2-1,08 6,096 17,7 -Br 0,79 6,816 11,6 -I 0,38 7,728 4,9 (8 x 1 point) SVT104 Chimie 3/6 10 janvier 2011

4 2) Rappeler les différentes forces intermoléculaires existantes. a. Forces de van der Waals: (3 x 2 points) i. Forces de Keesom (interactions dipôles permanents dipôles permanents) ii. Forces de Debye (interactions dipôles permanents dipôles induits) iii. Forces de London (interactions dipôles induits dipôles induits) b. Liaisons hydrogène (2 points) 3) Expliquer la variation de température d ébullition entre -, -Br et -I. D une part les forces de Keesom et Debye décroissent au fur et à mesure que le numéro atomique de l halogène augmente, car le dipôle permanent diminue (2 points). D autre part les forces de London augmentent avec Z, car la taille du nuage électronique augmente ainsi que sa capacité à se «déformer» (formation de dipôle induit). D une manière générale, les forces de London sont les plus importantes parmi les forces de Van der Waals (2 points). Par conséquent, quand Z augmente, les interactions intermoléuclaires augmentent et donc la valeur du point d ébullition (1 points). 4) Comment expliquez-vous le comportement «anormal» de -F? Formation de liaisons hydrogène, en plus des interactions de Van der Waals. (3 points) EERCICE 4 (30 points) L air est composé d azote et d oxygène à 78 et 21% respectivement. 1) Calculer la pression partielle de ces deux gaz dans des conditions normales de température et de pression. Conditions normales : P = 1 atm (3 points) et T = 273 K (3 points). Pression partielle : pi = fi Ptot (5 points) A.N. : f = 0,78 (2 points) et N2 f = 0,21 (2 points) 2 d où p = 0,78 atm (2 points) et N2 f = 0,21 atm (2 points) respectivement 2 La capacité pulmonaire humaine est de 3,00 litres et la température corporelle est de 37 C. 2) En considérant que le volume pulmonaire est complètement renouvelé et que le rendement est quantitatif, déterminer la masse d oxygène absorbée par inspiration. T = = 310 K (3 points) PV = nrt (5 points) d où PV n = RT 0,21 3 A.N. : n = soit n = 24,8mmol (2 points) soit m 0, = 794mg (1 point) SVT104 Chimie 4/6 10 janvier 2011

5 N d anonymat :!!! Document à remettre avec votre copie!!! Barème : + 2 points par réponse exacte 0 point en l absence de réponse - 1 point par réponse erronée Questionnaire à choix multiples (36 points) n considère la molécule d aspartame, représentée ci-dessous. 2 N N C 3 Données : M (C) = 12 g.mol -1 ; M () = 1 g.mol -1 ; M (N) = 14 g.mol -1 ; M () = 16 g.mol -1 a) Quelle est la formule brute de l aspartame? C N 2 5 (4x 2points) b) Quelle est la masse molaire de l aspartame? M = 294 g.mol -1 c) Indiquer le nombre d atome de carbone asymétrique d) Quels sont les groupements fonctionnels présents dans l aspartame : Alcène Alcyne Arène Alcool Phénol Thiol Amine Ether Cétone Aldéhyde Acide Carboxylique Amide Ester e) Parmi les composés suivants, lequel présente à la fois l isomérie Z/E et l isomérie optique?: C 3 C 2 C 2 C=C 2 C 3 ()CC=CC 3 C 3 C(C 3 )C=C C 2 C(C 3 )C=C 2 C 3 C 2 C(C 3 )=C SVT104 Chimie 5/6 10 janvier 2011

6 N d anonymat :!!! Document à remettre avec votre copie!!! f) Pour chaque composé du tableau ci-dessous préciser la nature de la stéréoisomérie : Isomérie Sans Z E R S C 3 C 3 N 2 C 3 F Br SVT104 Chimie 6/4 09/01/2007