QCM chimie.
Concours kin� Berck 2016.
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1. Dismutation de l'ion thiosulfate.
Il
se dismute lentement en milieu acide donnant du soufre solide. On
r�alise cette r�action dans un b�cher, plac� sur une feuille de papier
sur laquelle on a trac� une croix noire. On mesure � l'aide d'un
chronom�tre la dur�e de l'opacification de la solution, c'est � dire la
dur�e au bout de laquelle la croix n'est plus visible par un
observateur plac� � la verticale du becher.
Dans le becher, on verse le m�me volume V1 d'une solution de thiosulfate de sodium de concentration c1 = 0,25 mol/L et un volume V2 d'eau distill�e. A l'instant t=0, on verse un volume V3 d'une solution d'acide chlorhydrique de concentration c3 = 1,00 mol/L et on mesure la dur�e d'opacification du m�lange.
Exp�rience
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V1(mL)
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V2(mL)
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V3(mL)
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Dur�e (s)
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1
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10
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34
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6
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130
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2
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20
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24
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6
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90
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Couples oxydo-r�ducteur mis en jeu : S2O32-aq / S(s) ; SO2aq / S2O32-aq.
Combien y a t-il d'affirmations exactes ?
- L'�quation de cette r�action s'�crit :
S2O32-aq + 2H3O+aq --> S(s)+SO2 aq + 3H2O(l). Vrai.
- Dans les exp�riences, le r�actif limitant est l'ion thiosulfate.
c1V1 = 0,25*10 = 2,5 mmol ( exp�rience 1) et 5,0 mmol ( exp�rience 2) ; c3V3 =6,0 mmol.
Or une mole de thiosulfate r�agit avec 2 moles d'ion oxonium. Le
r�actif limitant est l'ion thiosulfate uniquement dans l'exp�rience 1.
- Dans l'exp�rience 1, la concentration molaire initiale en ion thiosulfate est 50 mmol/L. Vrai.
2,5 / 50 = 0,050 mol/L = 50 mmol/L.
- La dur�e d'opacification diminue quand la concentration initiale d'ion thiosulfate diminue.
- Dans l'exp�rience 2, la masse de soufre pr�sent � l'�tat final est m = 0,19 g.
L'ion oxonium est le r�actif limitant : il se forme 3 mmol de soufre soit 3 *32 = 96 mg.
2. suite.
D�terminer
la concentration molaire des ions oxonium ( mmol/L) pr�sents �
l'�tat final ( exp�rience 1). 0 ; 10 ; 20 ; 40 ; 50 ; aucune r�ponse
exacte.
5
mmol d'ion oxonium r�agissent avec 2,5 mmol d'ion thiosulfate. Il reste
1 mmol d'ion oxonium dans 50 mL de solution soit 1/50 = 0,020 mol/L ou 20 mmol/L.
3. Titrage de l'acide oxalique.
L'acide oxalique est un solide de formule C2H2O4,2H2O. On dissout m = 4,50 g de solide dans de l'eau distill�e pour obtenir 250 mL de solution S1. On pr�l�ve V1 = 20,0 mL de S1.
On proc�de au titrage de l'acide oxalique contenu dans ce becher par
les ions permanganate de concentration c = 100 mmol/L. Il faut verser V�q = 10,2 mL de solution de permanganate de potassium acidifi� pour parvenir � l'�quivalence. L'�quation de la r�action s'�crit :
2MnO4-aq + 5C2H2O4 aq +6H3O+aq --->2Mn2+aq + 10CO2aq + 14H2O(l).
Calculer le pourcentage massique ( en %) d'acide oxalique dans l'�chantillon.
42 ; 61 ; 71 ; 82 ; 89 ; aucune r�ponse exacte.
n(MnO4-aq) =10,2 *0,100 = 1,02 mmol.
n( acide oxalique) = 2,5 n(MnO4-aq) = 2,5 *1,02 =2,55 mmol.
M( C2H2O4,2H2O ) = 126 g/mol.
Masse d'acide oxalique : 126*2,55 = 321 mg = 0,321 g dans 20 mL soit 4,01 g dans 250 mL de S1.
4,01 / 4,50*100 ~89 %.
4. Diast�r�oisom�rie Z E.
Voici 5 mol�cules : but-2-�ne, pent-2-�ne, hex-3-�ne, 2-m�thylbut-2-�ne, 3-m�thylpent-2-�ne.
Indiquer le nombre de mol�cules qui pr�sentent la diast�r�oisom�rie Z E.
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5.Identifier une mol�cule organique.
Une mol�cule organique donne un test positif � la DNPH et un test n�gatif � la liqueur de Fehling. On donne son spectre RMN.
5,7 ; 15 ; 22 ; 27 ; 32 ; aucune r�ponse exacte.
Les deux test indiquent la pr�sence d'une c�tone.
Le spectre RMN indique la pr�sence d'un m�thyl en alpha du groupe
carbonyle ( singulet � 2,2 ppm) ainsi que l'existence du groupe CH2-CH3.
CH3-CH2-CO-CH3 : butanone.
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Exercice. Hydrolyse du chlorure de tertiobutyle (CH3)3C-Cl.
On le notera sous la forme R-Cl. La r�action d'hydrolyse est mod�lis�e par l'�quation :
RCl aq + 2H2O(l) --> R-OH aq +H3O+aq +Cl-aq.
Cette r�action est suffisamment lente pour �tre suivie par conductim�trie. On supposera cette r�action comme totale.
On
dissout une masse m = 1,00 g de chlorure de tertiobutyle dans de
l'ac�tone pour obtenir 250,0 mL de solution S. Le chlorure de
tertiobutyle ne r�agit pas avec l'ac�tone qui joue donc uniquement
le r�le de solvant. A t=0, on verse un volume V1 = 80,0 mL d'eau distill�e dans un becher et on immerge la sonde du conductim�tre dans ce becher. A t =0, on verse un volume V2 = 2,0 mL de la solution S dans ce becher. On rel�ve la conductivit� s
du m�lange r�actionnel en fonction du temps. Cette r�action se d�roule
� 25�C. On obtient la courbe ci-dessous. L'eau est en exc�s dans cette
r�action. L'�tat final n'est pas atteint � la date t= 100 s.
Conductivit� molaire ionique ( mS m2 mol-1) � 25�C : l H3O+ = 35,0 ; lCl- = 7,63.
1. Pr�ciser la cat�gorie de r�action en chimie organique � laquelle appartient l'hydrolyse du chlorure de tertiobutyle.
R�action de substitution. Le groupe Cl est remplac� par le groupe OH.
2. Calculer la quantit� de mati�re initiale n0 ( en �mol ) de chlorure de tertiobutyle introduite dans le becher.
M(RCl) = 4*12 +9+35,5 = 92,5 g/mol.
n =m / M(RCl) =1,00 / 92,5 = 0,0108 mol = 10,8 mmol dans 250 mL de S.
n0 = 0,0108 *2 / 250 =8,65 10-5 mol = 86,5 �mol.
3. Calculer la conductivit� maximale( en mS m-1) du m�lange r�actionnel � l'�tat final.
smax = ( l H3O+ + lCl- ) C avec C = [H3O+]fin=[Cl-]fin =n0 / (V1+V2) = 8,65 10-5 /(82 10-6)= 1,055 mol m-3.
smax =(35,0 +7,63) *1,055 =44,96 ~45,0 mS m-1.
4. En d�duire le temps de demi-r�action t� en seconde.
A t�, la conductivit� est �gale � la moiti� de la conductivit� maximale.
5. Calculer la masse m(ROH) en mg d'alcool � l'instant t�.
n(ROH) = �n0 = 4,33 10-5 mol ; M(ROH) = 74 g/mol.
m(ROH) = 4,33 10-5 *74 =3,20 10-3 g = 3,20 mg.
On
titre les ions oxonium pr�sents dans le becher � l'�tat final, par une
solution aqueuse d'hydroxyde de sodium de concentration molaire cb = 5,00 10-3 mol/L.
6. D�terminer le volume V�q ( en mL) de solution aqueuse d'hydroxyde de sodium � l'�quivalence.
CbV�q=n0 ; V�q=n0 / Cb =8,65 10-5 / (5,00 10-3)=1,73 10-2 L= 17,3 mL.
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