Click here to load reader
Upload
phungkhuong
View
212
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Faculté de génie - Université Libanaise Toutes les sessions d'examens d'entrée sont disponibles sur www.ulfg.ul.edu.lb
UNIVERSITE LIBANAISE FACULTE DE GENIE
Concours entrée 2008-2009 CHIMIE Durée: 1 heure
L’usage d’une Calculatrice non Programmable est autorisé.
Premier exercice (6points) Identification d’un Ester
Un ester E de formule moléculaire C6H12O2 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.
1- Identifier A, B et E.
2- 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:
2 HgO (s) ⇌ 2 Hg (g) + O2 (g)
Le but de cet exercice est d’étudier cet équilibre hétérogène à la température de 450 °C.
Donnée:
- Masse molaire en g.mol-1: M (HgO) = 216,6
-Constante des gaz parfaits: R = 8,314 J.mol-1.K-1
1-Etude de l’équilibre dans un récipient vide
Dans un récipient de capacité 1L que l’on considère invariable avec la température, on introduit,
après avoir fait le vide, à 25 °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 (Péq) à l’équilibre, elle a pour valeur Péq = 3,9 bar.
Soit x la pression de O2 à l’équilibre.
1.1- Calculer la pression du dioxygène x.
1.2- Donner, en fonction de x la constante d’équilibre Kp. Calculer Kp
1.3-Calculer la valeur minimale m0 qu’il faut introduire dans le récipient afin que l’équilibre soit
établie.
Faculté de génie - Université Libanaise Toutes les sessions d'examens d'entrée sont disponibles sur www.ulfg.ul.edu.lb
UNIVERSITE LIBANAISE FACULTE DE GENIE
2- 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 25°C, puis on introduit de dioxygène
en quantité telle que sa pression soit de 0,385 bar à 25°C. Le récipient est alors fermé et porté à
450 °C.
2.1- Préciser l’effet de cette modification sur la position de l’équilibre.
2.2- Etablir l’expression permettant de calculer la nouvelle pression totale obtenue en fonction de
y pression de Hg à l’équilibre.
2.3-Vérifier que la valeur de cette pression est P = 3,935 bar.
Troisième exercise (7 points) Solution tampon
Le but de cet exercice est de préparer une solution de pH connu.
Donnée:
Couple acide/base H3O+ / H2O CH3 COOH/ CH3 COO- H2O/HO-
pKa 0 4,8 14
On dispose des deux solutions suivantes:
-Solution S1 d’éthanoate de sodium (Na+ + CH3 COO-) de concentration C1 = 0,02 mol.L-1 ;
-Solution S2 d’acide hydrochlorique (H3O++ Cl-) de concentration C2 = 0,05 mol.L-1 ;
et de la verrerie nécessaire pour effectuer des mesures précises.
On tend à préparer deux solutions tampon:
La solution A, de pHA = 5,1 en versant un volume V1 de S1 dans un volume V2 de S2.
La solution B, de pHB = 4,5 en versant un volume V2′ de S2 dans un volume V1
′de S1.
1-Montrer que dans chaque cas on a la relation suivante :
𝑉1
𝑉2=
𝑉1′
𝑉2′ =
𝐶2
𝐶1 (1 + 10(𝑝𝐻−𝑝𝐾𝑎))
2-Calculer le volume V1 de S1 qu’il faut verser dans un volume V2 de S2 pour obtenir
100 mL de A et le volume V2′ de S2 qu’il faut verser dans un volume V1
′ de S1
Pour obtenir 250 mL de B.
3-On prépare une solution tampon de pH = 4,8 en mélangeant un volume x de S1 et un volume y
de S2. Trouver la relation entre x et y dans les deux cas suivants:
3.1- on verse S2 dans S1
3.2- on verse S1 dans S2
Faculté de génie - Université Libanaise Toutes les sessions d'examens d'entrée sont disponibles sur www.ulfg.ul.edu.lb
UNIVERSITE LIBANAISE FACULTE DE GENIE
Concours entrée 2008-2009 Durée: 1 heure
Solution de CHIMIE
Premier exercice (6 points)
Identification d’un Ester
Nº Répondre attendue Note
1
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-1- ol de formule semi
développée CH3 – CH2 – CH2OH. B est acide propénoïque de formule
semi développée CH3 – CH2 – COOH
3
2 Il s’agit d’une oxydation ménagée, l’équation est alors:
CH3 – CH2 – CH2OH + O2 CH3 – CH2 – COOH + H2O.
1
3 C’est une esterification:
CH3 – CH2 – COOH+ CH3 – CH2 – CH2OH⇌CH3 – CH2 –COO– CH2 –
CH2 – CH3 + H2O
1
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
1
Faculté de génie - Université Libanaise Toutes les sessions d'examens d'entrée sont disponibles sur www.ulfg.ul.edu.lb
UNIVERSITE LIBANAISE FACULTE DE GENIE
Deuxième exercice (7 points)
Etude d’un équilibre chimique hétérogène
Nº Répondre attendue Note
1.1
La pression totale à l’équilibre est: Peq = PO2 + PHg = x +2 x =3x = 3.9.
On tire: x = 1.3 bar.
1
1.2 Kp = PO2 ×(PHg)2 = x ×(2x)2 = 4x3 = 8.79.
1
1.3 Pour que l’équilibre soit établit, il faut avoir dans le réactionnel tous les
constituants du système.
n0 = mo/MHgO nO2 (eq) = RT
)VP(O2 = 450)8.314(273
101.0101,3 35
= 0.0216 mol.
La valeur minimale de la masse est : m0 = 0.0216 ×216,6×2 = 9.36 g.
1,5
2.1 On introduit initialement du dioxygène et de l’oxyde mercurique. Pour
atteindre la valeur Kp, il faut qu’un peu moins de HgO se dissocie.
0,5
2.2
2HgO(s) 2Hg(g) O2(g) Ptotale
Etat initial --- 0 0.385 0.385
Etat équilibre --- Y
2
y+ 0.385
2
3y+ 0.385
2
2.3 Kp = (y)2(
2
y + 0.385) = 8.79.
Avec P = 3.935 bar on tire que: y = 2.367 et Kp = 8.78. La valeur 3.935 is
vérifiée.
1
Faculté de génie - Université Libanaise Toutes les sessions d'examens d'entrée sont disponibles sur www.ulfg.ul.edu.lb
UNIVERSITE LIBANAISE FACULTE DE GENIE
Troisième exercice (7 points)
Solution tampon
Nº Répondre attendue Note
1 En mélangeant les deux solutions S1 et S2 ou S´1 et S´2 une réaction va avoir
lieu d’équation:
CH3COO- + H3O+ ⇌ CH3COOH + H2O
Dont Kr = 104.8 > 104 la réaction est totale.
Pour avoir une solution tampon, il faut que les deux espèces CH3COO- et
CH3COOH coexistent dans des proportions voisines l’une de l’autre et que
Les ions H3O+ réagissent totalement.
pH = pKa + log[base]/[acide] on tire [base]/[acide] = 10pH-pKa =100.3 = 2
en ajoutant S1 sur S2 tout H3O+ se transforme en CH3COOH et il faut
ajouter en plus CH3COO- tel que:
CH3COO- H3O+ CH3COOH H2O
Etat initial C1V1 C2V2 0 Bcp
Etat équilibre C1V1 - C2V2 0 C2V2 Bcp
{C1V1 - C2V2}/ C2V2 = 10 pH— pKa On tire 𝑉1
𝑉2=
𝐶2
𝐶1(1 + 10𝑝𝐻−𝑝𝐾𝑎).
4
2 Dans le premier cas: V1 + V2 = 100 mL; 𝑉1
𝑉2=
0,05
0,02(1 + 105,1−4,8);
V1 = 88,24 mL et V2 = 11,76 mL
Dans le deuxième cas: V´
1 = 197,36 mL et V´
2 = 52.64 mL.
2
3 On peut appliquer dans les deux cas la relation : 𝑉1
𝑉2=
𝐶2
𝐶1
(1 + 10𝑝𝐻−𝑝𝐾𝑎).
On tire : 𝑥
𝑦=
0,05
0,02(1 + 100) = 5 Ou bien :
dans les cas où on ajoute S2 à la base S1 ça correspond à la demi-
équivalence. nCH3COO- = 2n H3O+
0.02x = 2.005 on tire y
x= 2.5
dans les cas où on ajoute la base S´1 à l’acide S´2 ça correspond à un
nombre de mole CH3COO- double du nombre de mole de H3O+
nCH3COO- = 2n H3O+ on tire :
y
x= 5.
1
Faculté de génie - Université Libanaise Toutes les sessions d'examens d'entrée sont disponibles sur www.ulfg.ul.edu.lb
UNIVERSITE LIBANAISE FACULTE DE GENIE