Chimie, concours Police Technique et Scientifique 2021. ( zone Ouest)

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Partie A :  La leucine
1. On nomme cette molécule acide 2-amino-4-méthylpentannoïque. Donner sa formule semi-développée.

  2 : Donner sa masse molaire moléculaire.
M(C6H13N O2)=6 x 12 + 13 +14 +2 x16=131 g / mol.

3. Nommer les deux groupes fonctionnels.
NH2 : amino ; COOH : carboxyle.

4 : Les acides a aminés, à une exeption près, sont des molécules chirales.
a. Justifier.
Présence d'un atome de carbone asymétrique repéré par *.
b. Quel est l'exception ? Ecrire sa formule topologique et donner son nom.

5. Représenter selon la convention de Cram les énantiomères de la leucine.


6. Définir un mélange racémique.
Mélange équimolaire des deux énantiomères.

Partie B.
On souhaite préparer 200 mL de solution tampon de pH = 10 à base de leucine, ayant une concentration initiale en leucine de 1,0 mol / L. On dispose de leucine cristallisée, d'une solution d'acide chlorhydrique et d'une solution de soude.
1. Ecrire la formule semi-développée de l'espèce majoritaire de la leucine dans les 3 cas suivants pH = 1,8 ; pH = 7,2 ; pH = 11. On donne pKa1 = 2,4 ; pKa2 = 9,6.

2. Quelle masse de leucine faut-il peser ?
n = 0,20 mol ; m = M(leucine) x n = 131 x 0,20 =26,2 g.
3. On dissout cette masse dans 150 mL d'eau distillée. Le pH est 6.
a. On veut ajuster le pH à 10. Doit-on ajouter de la soude ou de l'acide chlorhydrique ?
Ajouter une base, la soude.
b. Ecrire l'équation de la réaction qui se produit lors de cet ajout.
(CH3)2-CH2-CH(NH3+)-COO- aq+HO-aq-->
(CH3)2-CH2-CH(NH2)-COO- aq+H2O(l).
c. Expliquer pourquoi la solution est qualifiée de tampon.
pH est proche de pKa2. Les deux formes du couple acide / base sont pratiquement dans les mêmes proportions.

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Partie C :
1. Lorsqu'une pile débite, les électrons se déplacent :
a. dans les solutions.
b. dans les fils du circuit extérieur. Vrai.
c. dans le pont salin.

2. Le sens conventionnel du courant va :
a : de la borne négative vers la borne positive à l'extérieur de celle-ci.
b : de la borne positive vers la borne négative à l'extérieur de celle-ci. Vrai.
c : de la borne positive vers la borne négative à l'intérieur de celle-ci.

3. Dans une pile, que se passe t-il à l'anode, à la cathode ?
a. A l'anode une oxydation, à la cathode une réduction. Vrai.
b. A l'anode une réduction, à la cathode une oxydation.
c. Anode et cathode sont le siège d'une oxydation.

4. Quelle différence y-a-t-il entre une pile et un accumulateur ?
Une pile ne se recharge pas, un accumulateur peut être rechargé plusieurs fois.

5. Peut-on dire que, dans un accumulateur, une électrode est toujours l'anode et l'autre la cathode ? Justifier.
Non. Lors de la décharge une électrode joue le rôle d'anode et lors de la charge cette même électrode joue le rôle de la cathode.

6. On fait réagir l'ion permanganate avec l'ion fer (II).
a. Etablir l'équation bilan de la réduction des ions MnO4- en MnO2 par les ions fer (II).

3 fois {Fe2+aq --> Fe3+ aq + e- }
MnO4-aq + 4H+aq +3 e- --> MnO2(s) + 2H2O(l).
Ajouter et simplifier :
MnO4-aq + 4H+aq +3 e- +3Fe2+aq--> MnO2(s) + 2H2O(l) + 3 Fe3+ aq +3 e-.
MnO4-aq + 4H+aq  +3Fe2+aq--> MnO2(s) + 2H2O(l) + 3 Fe3+ aq .
b. A l'aide de quel réactif peut-on identifier l'ion Fe3+ dans la solution résiduelle ?
c. Que devrait-on observer après ajout du réactif dans la solution résiduelle si la totalité des ions Fe2+ se sont oxydés en ion Fer3+ ?
En présence de soude, l'ion Fe3+ donne un précipité de couleur rouille.
d. Donner la configuration électronique de l'ion fer (III).
Configuration électronique de l’atome de fer ( Z=26) dans son état fondamental : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2.
Nature des ions les plus courants de cet élément : Fe2+ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 ( perte facile des 2 électrons 4s2)
et Fe3+ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 ( la couche 3d5 est à moitié pleine).



  
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