Pile, électrolyse, chimie organique : concours kiné St Michel 2012

Aurélie 05/04/12

Pile, électrolyse, chimie organique : concours kiné St Michel 2012.

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Pile.
On réalise une pile à partir des couples Cu²⁺/Cu et Zn²⁺/Zn. Chaque solution a u volume V = 100 mL et la concentration initiale en cation est c = 0,050 mol/L. Les métaux sont en excès.
Le pont salin est constitué d'une solution de nitrate de potassium.
L'équation associée au fonctionnement de la pile est : Cu²⁺aq + Zn(s) = Zn²⁺aq + Cu(s), de constante d'équilibre K = 4,0 10³⁶.
A) Le zinc constitue l'électrode positive de la pile. Faux.
Zn(s) = Zn²⁺aq + 2e^- : le zinc s'oxyde et constitue l'anode négative.
B) Le taux d'avancement est égal à 1. Vrai.
K est très grand : la réaction est totale dans le sens direct.
C) Lorsque la pile est usée, le quotient de réaction est égal à 1. Faux.
Lorsque la pile ne fonctionne plus, le quotient de réaction est égal à la constante d'équilibre K.
D) La quantité d'électricité maximale fournie par la pile est 9,7 10² C. Vrai.
Cu²⁺aq est le réactif limitant : Cu²⁺aq + 2e- = Cu(s)
n(Cu²⁺aq) = cV = 0,05*0,10 = 0,005 mol ; n(e-) = 2*0,005 = 0,010 mol.
Q =n(e-) F = 0,010 *96500 =965 ~9,7 10² C .

Electrolyse.
Dans un becher on réalise l'électrolyse d'une solution aqueuse de sulfate de cuivre II. Les deux électrodes sont en cuivre. Au cours de l'électrolyse la masse d'une électrode diminue et celle de l'autre augmente.
A) L'électrode dont la masse augmente est l'anode. Faux.
Le dépôt métallique de cuivre s'effectue à la cathode.
B) La concentration en ion cuivre II diminue au cours du temps. Faux.
A la cathode : Cu²⁺aq + 2e^- = Cu(s)_cathode.
A l'anode : Cu(s)_anode =Cu²⁺aq + 2e^-
Bilan :Cu(s)_anode =Cu(s)_cathode.
C) Pour cuivrer un objet, il faut le disposer à la place de l'électrode reliée à la borne négative du générateur. Vrai.
Réduction de l'ion cuivre II en cuivre solide à la cathode négative.
D) Pour déposer une masse m = 12,7 g de cuivre sur un objet, il faut une quantité d'électricité de 3,86 10⁴ C. Vrai.
n(Cu) = 12,7 / 63,5 =0,2 mol ; n(e^- ) = 2*0,2 = 0,4 mol. Q = n(e^- )F = 0,4 *96500 =3,86 10⁴ C .

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Cinétique.
A 10 mL d'une solution aqueuse de peroxodisulfate de potassium de concentration 0,10 mol/L on ajoute 20 mL d'une solution aqueuse d'iodure de potassium de concentration 0,05 mol/L.
L'équation modélisant la transformation est S₂O₈^2-aq + 2I^-aq = 2SO₄^2-aq + I₂aq.
A) les réactifs sont introduits en quantités stoechiométriques. Faux.
n( S₂O₈^2-aq ) =10*0,1 = 1,0 mmol ; n(I^-aq) =20*0,05 =0,10 mol ; n(I^-aq) diffère de 2n( S₂O₈^2-aq ).
B) La vitesse volumique de la réaction est v(t) = 2 d[SO₄^2-aq]/dt. Faux.
v(t) = 1/V dx/dt avec [SO₄^2-aq]= 2x/V.
C) A t=0, la vitesse de la réaction est maximale. Vrai.
D) A volume constant, si on double les concentrations des réactifs, le temps de demi-réaction diminue de moitié. Vrai.
La concentration des réactifs est un facteur cinétique.

Chimie organique.
A) Un hydrocarbure est une molécule organique composée uniquement de carbone et d'hydrogène. Vrai.
B) Dans la molécule d'éthène, les atomes de carbone ont un environnement tétraèdrique. Faux.
Les atomes de carbone sont trigonaux.
C) La molécule de hex-3-ène présentez une isomérie Z/E. Vrai.

D) Le test à la DNPH permet de distinguer un aldehyde d'une cétone. Faux.
Ce test est positif avec le groupe carbonyle d'un aldehyde et d'une cétone.

Chimie organique.
A) Le 2,3-diméthylpentane est un isomère du 2-méthylhexane. Vrai.
Ils ont la même formule brute C₇H₁₆ et des structures différentes.
B) Les alcools ont pour groupe caractéristique le groupe hydroxyle. Vrai.
C) Une molécule qui subit une opération de reformage voit son nombre d'atomes de carbone diminuer. Faux.
Le nombre d'atomes de carbone ne change pas.
D) Un cycloalcane a même formule brute qu'un alcène. Vrai.
C_nH_2n.

Spectrophotométrie.
A) L'absorbance est une grandeur qui varie généralement entre 0 et 14. Faux.
L'absorbance varie généralement entre 0 et 2.
B) L'unité de l'absorbance dépend de l'unité avec laquelle est exprimée la concentration. Faux.
L'absorbance n'a pas d'unité.
C) L'absorbance d'une solution colorée dépend de la longueur d'onde choisie. Vrai.
D) l'absorbance augmente puis se stabilise lorsque la transformation est terminée. Faux.
L'absorbance diminue si l'espèce qui présente un maximum d'absorption est un réactif ; elle augmente si l'espèce est un produit. Elle se stabilise en fin de réaction.

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