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1 Concours entrée CHIMIE Durée: heure L usage d une Calculatrice non Programmable est autorisé. Premier exercice (6points) Identification d un Ester Un ester E de formule moléculaire C 6 H O dérive d un alcool A et d un acide B. B est obtenu à partir de A. La chaîne carbonée de A est ouverte et saturée. - Identifier A, B et E. - Ecrire l équation de la réaction permettant de passer de A à B. 3- Ecrire l équation de la réaction donnant E à partir de A et B. 4- Durant le passage de A à B, il peut se former un composé organique C. Proposer un test justifiant la transformation totale de A en B Deuxième exercice (7 points) Etude d un équilibre chimique hétérogène L oxyde de mercure II se décomposés à chaud selon l équation: HgO (s) Hg (g) + O (g) Le but de cet exercice est d étudier cet équilibre hétérogène à la température de 450 C. Donnée: - Masse molaire en g.mol - : M (HgO) = 6,6 -Constante des gaz parfaits: R = 8,34 J.mol -.K - -Etude de l équilibre dans un récipient vide Dans un récipient de capacité L que l on considère invariable avec la température, on introduit, après avoir fait le vide, à 5 C, une masse m d oxyde mercurique HgO pur. On porte le récipient à une température constant t = 450 C supérieure à la température d ébullition du mercure, on laisse l équilibre s établir (la réaction est très lente) et on mesure la pression totale (P éq ) à l équilibre, elle a pour valeur P éq = 3,9 bar. Soit x la pression de O à l équilibre..- Calculer la pression du dioxygène x..- Donner, en fonction de x la constante d équilibre Kp. Calculer Kp.3-Calculer la valeur minimale m 0 qu il faut introduire dans le récipient afin que l équilibre soit établie. - Etude de l équilibre en présence de dioxygène. On modifie l expérience précédente de la manière suivante: Après avoir fait le vide, on introduit l oxyde mercurique à 5 C, puis on introduit de dioxygène en quantité telle que sa pression soit de 0,385 bar à 5 C. Le récipient est alors fermé et porté à 450 C..- Préciser l effet de cette modification sur la position de l équilibre..- Etablir l expression permettant de calculer la nouvelle pression totale obtenue en fonction de y pression de Hg à l équilibre..3-vérifier que la valeur de cette pression est P = 3,935 bar.

2 Troisième exercise (7 points) Solution tampon Le but de cet exercice est de préparer une solution de ph connu. Donnée: Couple acide/base H 3 O + / H O CH 3 COOH/ CH 3 COO - H O/HO - pka 0 4,8 4 On dispose des deux solutions suivantes: -Solution S d éthanoate de sodium (Na + + CH 3 COO - ) de concentration C = 0,0 mol.l - ; -Solution S d acide hydrochlorique (H 3 O + + Cl - ) de concentration C = 0,05 mol.l - ; et de la verrerie nécessaire pour effectuer des mesures précises. On tend à préparer deux solutions tampon: La solution A, de ph A = 5, en versant un volume V de S dans un volume V de S. La solution B, de ph B = 4,5 en versant un volume de S dans un volume de S. -Montrer que dans chaque cas on a la relation suivante : ) ) -Calculer le volume V de S qu il faut verser dans un volume V de S pour obtenir 00 ml de A et le volume de S qu il faut verser dans un volume de S Pour obtenir 50 ml de B. 3-On prépare une solution tampon de ph = 4,8 en mélangeant un volume x de S et un volume y de S. Trouver la relation entre x et y dans les deux cas suivants: 3.- on verse S dans S 3.- on verse S dans S

3 Concours entrée Durée: heure Solution de CHIMIE Premier exercice (6 points) Identification d un Ester L acide provenant de l oxydation ménagée de l alcool, l alcool est donc primaire. L acide et l alcool renferment dans leurs molécules le même nombre d atomes de carbone. L ester est formé à partir de A et de B et possédant dans sa molécule 6 atomes de carbone, chacune des molécules A et B renferme 3 atomes de carbone. A est le propan-- ol de formule semi développée CH 3 CH CH OH. B est acide propénoïque de formule semi développée CH 3 CH COOH 3 Il s agit d une oxydation ménagée, l équation est alors: CH 3 CH CH OH + O CH 3 CH COOH + H O. 3 C est une esterification: CH 3 CH COOH+ CH 3 CH CH OH CH 3 CH COO CH CH CH 3 + H O 4 Le corps organique qui peut être formé est le propanal. Si la réaction est totale on n a pas le compose C. le test est négatif avec le DNPH

4 Deuxième exercice (7 points) Etude d un équilibre chimique hétérogène. La pression totale à l équilibre est: P eq = P O + P Hg = x + x =3x = 3.9. On tire: x =.3 bar.. Kp = P O (P Hg ) = x (x) = 4x 3 = Pour que l équilibre soit établit, il faut avoir dans le réactionnel tous les constituants du système. n 0 = m o /M HgO n O (eq) = 5 P(O )V, = RT 8.34(73 450) 3 = 0.06 mol. La valeur minimale de la masse est : m 0 = ,6 = 9.36 g.. On introduit initialement du dioxygène et de l oxyde mercurique. Pour atteindre la valeur K p, il faut qu un peu moins de HgO se dissocie..,5 0,5.3 HgO (s) Hg (g) O (g) P totale Etat initial Etat équilibre --- Y Kp = (y) ( y ) = y 3y Avec P = bar on tire que: y =.367 et Kp = La valeur is vérifiée.

5 Troisième exercice (7 points) Solution tampon En mélangeant les deux solutions S et S ou S et S une réaction va avoir lieu d équation: 4 CH 3 COO - + H 3 O + CH 3 COOH + H O Dont Kr = > 0 4 la réaction est totale. Pour avoir une solution tampon, il faut que les deux espèces CH 3 COO - et CH 3 COOH coexistent dans des proportions voisines l une de l autre et que Les ions H 3 O + réagissent totalement. ph = pka + log[base]/[acide] on tire [base]/[acide] = 0 ph-pka =0 0.3 = en ajoutant S sur S tout H 3 O + se transforme en CH 3 COOH et il faut ajouter en plus CH 3 COO - tel que: CH 3 COO - H 3 O + CH 3 COOH H O Etat initial C V C V 0 Bcp Etat équilibre C V - C V 0 C V Bcp {C V - C V }/ C V = 0 ph pka On tire ) Dans le premier cas: V + V = 00 ml; ) V = 88,4 ml et V =,76 ml Dans le deuxième cas: V = 97,36 ml et V = 5.64 ml. 3 On peut appliquer dans les deux cas la relation : ) On tire : ) Ou bien : dans les cas où on ajoute S à la base S ça correspond à la demiéquivalence. nch 3 COO - = n H 3 O + 0.0x =.005 on tire y x =.5 dans les cas où on ajoute la base S à l acide S ça correspond à un nombre de mole CH 3 COO - double du nombre de mole de H 3 O + nch 3 COO - = n H 3 O + on tire : y x = 5.

K W = [H 3 O + ] [OH - ] = 10-14 = K a K b à 25 C. [H 3 O + ] = [OH - ] = 10-7 M Solution neutre. [H 3 O + ] > [OH - ] Solution acide

K W = [H 3 O + ] [OH - ] = 10-14 = K a K b à 25 C. [H 3 O + ] = [OH - ] = 10-7 M Solution neutre. [H 3 O + ] > [OH - ] Solution acide La constante d autoprotolyse de l eau, K W, est égale au produit de K a par K b pour un couple acide/base donné : En passant en échelle logarithmique, on voit donc que la somme du pk a et du pk b d un

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