Correction - Concours Médecine 2020 Chimie

Suivi temporel d'une transformation chimique

On introduit dans un ballon, une quantité de poudre de Zinc, et on y verse à un volume V = 75mL d'une solution aqueuse d'acide sulfurique. La réaction qui se produit a pour équation: Zn_(s) + 2H₃O⁺_(aq) → Zn²⁺_(aq) + H_2(g) + 2H₂O_(l).
La courbe ci-contre représente les variations de l'avancement x de la réaction en fonction du temps.

Données:
- La vitesse volumique moyenne d'une réaction a pour expression: v_moy = \(\frac{1}{V} \frac{\Delta x}{\Delta t}\) (avec V volume total du mélange)
- 3375 × 35 ≈ 1.19 × 10⁵ ; 75 × 45 = 3375

Question 1

L'avancement final x_f vaut :

A) x_f = 29,8 mmol
B) x_f = 28,5 mmol
C) x_f = 27,8 mmol
D) x_f = 25,6 mmol
E) x_f = 20,8 mmol

Question 2

La valeur du temps de demi-réaction vaut :

A) t_1/2 = 60 min
B) t_1/2 = 45 min
C) t_1/2 = 40 min
D) t_1/2 = 35 min
E) t_1/2 = 30 min

Question 3

La valeur de la vitesse volumique moyenne de la réaction entre t₀ = 0 et t₁ = 90 min vaut :

A) v_moy = 4.10^-3 mol.L^-1.min^-1
B) v_moy = 5.33.10^-3 mol.L^-1.min^-1
C) v_moy = 6.67.10^-3 mol.L^-1.min^-1
D) v_moy = 8.10^-3 mol.L^-1.min^-1
E) v_moy = 3.5.10^-3 mol.L^-1.min^-1

Évolution temporel d'un système chimique

À t₀ = 0 on ajoute un volume d'eau oxygénée à un volume d'une solution de permanganate de potassium acidifié. L'eau oxygénée H₂O_2(l) est oxydée par les ions permanganate MnO_4(aq)^- selon l'équation:
5H₂O_2(l) + 2MnO_4(aq)^- + 6H⁺_(aq) → 5O_2(g) + 2Mn²⁺_(aq) + 8H₂O_(l)

Le tableau ci-dessous présente l'évolution temporelle de la concentration des ions Mn²⁺_(aq):

t (min)	0	4	8	14	24	44	66	100	120
[Mn²⁺_(aq)] (mol.L^-1)	0	0,10	0,20	0,28	0,40	0,50	0,54	0,56	0,56

Données:
- Volume molaire V_m = 24 L.mol^-1
- Volume du mélange: V = 10 mL
- H₂O_2(l): réactif limitant

Question 4

Les couples (ox/réd) participant à cette réaction sont :

A) MnO_4(aq)^-/Mn²⁺_(aq) et H₂O_2(l)/O_2(g)
B) MnO_4(aq)^-/Mn²⁺_(aq) et O_2(g)/H₂O_2(l)
C) Mn²⁺_(aq)/MnO_4(aq)^- et O_2(g)/H₂O_2(l)
D) MnO_4(aq)^-/Mn²⁺_(aq) et O_2(g)/H₂O_2(l)
E) MnO_4(aq)^-/Mn²⁺_(aq) et H₂O_(l)/H₂O_2(l)

Question 5

La valeur du temps de demi-réaction est :

A) t_1/2 = 10 min
B) t_1/2 = 14 min
C) t_1/2 = 24 min
D) t_1/2 = 44 min
E) t_1/2 = 60 min

Question 6

Le volume du dioxygène formé à l'instant t = 24min vaut :

A) V = 48.10^-2 L
B) V = 4.8.10^-2 L
C) V = 36.10^-2 L
D) V = 12.10^-2 L
E) V = 24.10^-2 L

Question 7

La quantité de matière initiale de l'eau oxygénée vaut :

A) n₀ = 5,6.10^-2 mol
B) n₀ = 2,8.10^-3 mol
C) n₀ = 1,4.10^-2 mol
D) n₀ = 1,4.10^-3 mol
E) n₀ = 2,8.10^-2 mol

Solution aqueuse d'acide éthanoïque

On considère une solution aqueuse (S) d'acide éthanoïque de concentration C = 10^-2 mol.L^-1. La mesure de la conductivité de la solution (S) a donné σ = 1,56.10^-2 S.m^-1.

Données:
λ₁ = λ_H₃O⁺ = 35 mS.m².mol^-1
λ₂ = λ_CH₃COO^- = 4 mS.m².mol^-1
log 2 = 0,3

On définit le taux d'avancement final par la relation: τ = \(\frac{x_{f}}{x_{max}}\)

Question 8

La concentration des ions oxonium dans cette solution est :

A) [H₃O⁺_(aq)] = 8.10^-4 mol.L^-1
B) [H₃O⁺_(aq)] = 4.10^-4 mol.L^-1
C) [H₃O⁺_(aq)] = 2.10^-4 mol.L^-1
D) [H₃O⁺_(aq)] = 4.10^-5 mol.L^-1
E) [H₃O⁺_(aq)] = 8.10^-5 mol.L^-1

Question 9

La valeur du pH du mélange à l'équilibre est :

A) pH = 3,1
B) pH = 3,4
C) pH = 3,6
D) pH = 3,8
E) pH = 4,2

Question 10

Le taux d'avancement final de la réaction est :

A) τ = 4%
B) τ = 2%
C) τ = 1%
D) τ = 0,4%
E) τ = 0,2%

Étude d'un comprimé d'ibuprofène

On dissout un comprimé d'ibuprofène dans un volume V_e d'eau pour obtenir une solution aqueuse (S). On titre la solution (S) par une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium de concentration C_B = 0,20 mol.L^-1. Le volume versé à l'équivalence est V_B,E = 9,7 mL.

Donnée:
M(ibuprofène) = 206 g.mol^-1

Question 11

La masse d'ibuprofène contenue dans le comprimé étudié vaut :

A) m_ibu = 0,4 mg
B) m_ibu = 4 mg
C) m_ibu = 4.10^-2 mg
D) m_ibu = 400 mg
E) m_ibu = 500 mg

Degré d'acidité d'un vinaigre

On prend la masse m = 10 g d'un vinaigre commercial, et on y ajoute de l'eau pour obtenir une solution aqueuse (S_A) d'acide éthanoïque CH₃COOH_(aq) de volume V = 100 mL. On dose V_A = 20 mL de la solution (S_A) par une solution aqueuse (S_B) d'hydroxyde de sodium de concentration C_B = 0,10 mol.L^-1. Le volume versé à l'équivalence est V_B,E = 16,4 mL.

Données:
- Le degré d'acidité d'un vinaigre commercial représente la masse d'acide éthanoïque pur en (g) contenu dans 100 g de vinaigre.
- M(CH₃COOH) = 60 g.mol^-1
- pK_A(CH₃COOH_(aq)/CH₃COO_(aq)^-) = 4,8

Question 12

Le degré d'acidité de ce vinaigre vaut :

A) 7°
B) 4,9°
C) 11,2°
D) 9°
E) 12°

Question 13

Les valeurs de l'avancement maximal de la réaction et du pH du milieu réactionnel pour le volume V_B = 8,2 mL sont :

A) x_f = 8,2.10^-4 mol et pH = 4
B) x_f = 4,2.10^-4 mol et pH = 4,8
C) x_f = 4,2.10^-4 mol et pH = 4
D) x_f = 6,2.10^-4 mol et pH = 5
E) x_f = 8,2.10^-4 mol et pH = 4,8

Solution aqueuse d'acide benzoïque

Le pH d'une solution aqueuse (S) d'acide benzoïque de volume V = 1 L et de concentration C = 0,1 mol.L^-1, à 25°C, est pH = 2,6.

Données:
10^0,8 = 6,3 ; 10^0,4 = 2,5 ; 1 - 10^-1,6 ≈ 1

Question 14

L'avancement final de la réaction de l'acide benzoïque avec l'eau est :

A) x_f = 2,5.10^-3 mol
B) x_f = 1,4.10^-3 mol
C) x_f = 2,5.10^-2 mol
D) x_f = 4.10^-2 mol
E) x_f = 6.10^-2 mol

Question 15

La constante d'acidité K_A du couple (C₆H₅COOH_(aq)/C₆H₅COO_(aq)^-) a pour expression :

A) \( K_A = \frac{10^{-pH}}{C - 10^{-pH}} \)
B) \( K_A = \frac{10^{-2pH}}{C(1 - 10^{-pH})} \)
C) \( K_A = \frac{10^{-2pH}}{C - 10^{-pH}} \)
D) \( K_A = \frac{C \cdot 10^{-2pH}}{1 - 10^{-pH}} \)
E) \( K_A = \frac{10^{-pH}}{C - 10^{-pH}} \)

Question 16

La valeur de la constante d'acidité K_A du couple (C₆H₅COOH_(aq)/C₆H₅COO_(aq)^-) est :

A) \( K_A = 2 \cdot 10^{-5} \)
B) \( K_A = 6.3 \cdot 10^{-5} \)
C) \( K_A = 4 \cdot 10^{-4} \)
D) \( K_A = 6.3 \cdot 10^{-10} \)
E) \( K_A = 4 \cdot 10^{-7} \)

Solution aqueuse d'ammoniac

La mesure du pH d'une solution aqueuse (S) d'ammoniac de concentration C, à donné pH = 10,3.

Pour cette solution: \( \log \left( \frac{[NH_3]}{[NH_4^+]} \right) = 1.1 \)

Question 17

Le taux d'avancement final de la réaction qui se produit a pour expression :

A) \( \tau = \frac{10^{-pH}}{C \cdot K_e} \)
B) \( \tau = \frac{10^{pH}}{C \cdot K_e} \)
C) \( \tau = \frac{10^{-pH} \cdot K_e}{C} \)
D) \( \tau = \frac{10^{pH} \cdot K_e}{C} \)
E) \( \tau = \frac{C \cdot 10^{pH}}{K_e} \)

Question 18

La valeur de pK_A du couple (NH_4(aq)⁺/NH_3(aq)) vaut :

A) pK_A = 9,8
B) pK_A = 5,4
C) pK_A = 10,3
D) pK_A = 4,1
E) pK_A = 9,2

Réaction d'acide lactique avec l'hydroxyde de sodium

On ajoute au volume V_A = 20 mL d'une solution aqueuse d'acide lactique C₃H₆O₃ de concentration C_A = 3.10^-2 mol.L^-1, le volume V_B = 10 mL d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium de concentration C_B = 1,5.10^-2 mol.L^-1. Le pH du mélange est pH = 3,3.

Donnée:
10^-10,7 = 2.10^-11

Question 19

L'avancement final x_f de la réaction qui a eu lieu a pour expression :

A) x_f = C_BV_B - (V_A + V_B)10^pH-pK_s
B) x_f = C_AV_A - (V_A + V_B)10^pH-pK_s
C) x_f = C_BV_B + (V_A + V_B)10^pH-pK_s
D) x_f = C_AV_A + (V_A + V_B)10^pH-pK_s
E) x_f = C_AV_A + (V_A + V_B)10^pK_s-pH

Question 20

La valeur de la concentration [C₃H₅O_3(aq)^-] est :

A) [C₃H₅O_3(aq)^-] = 5.10^-2 mol.L^-1
B) [C₃H₅O_3(aq)^-] = 2.10^-2 mol.L^-1
C) [C₃H₅O_3(aq)^-] = 1,5.10^-2 mol.L^-1
D) [C₃H₅O_3(aq)^-] = 5.10^-3 mol.L^-1
E) [C₃H₅O_3(aq)^-] = 1,5.10^-4 mol.L^-1

Correction de l'épreuve de Chimie