examen blanc 3 chimie correction

TUTORAT SANTÉ PARIS-SACLAY 15/11/2021

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EXAMEN BLANC 3

CHIMIE

CORRECTION

Ce document est réalisé sous l’entière responsabilité du Tutorat Santé Paris-Saclay avec l’aval des professeurs de l’université. Il ne constitue en aucun cas une référence opposable aux examens officiels.


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Grille de réponses QUESTION RÉPONSES QUESTION RÉPONSES

1 FFVFF 2 FFFFF 3 VFFVF 4 FVFFF 5 VFVVF 6 FVFFV 7 FFVVV 8 FVFVF 9 VFFFF 10 FVFFV 11 VVVVV 12 FVFFF 13 FVVFF 14 FVVFV 15 VVVVF 16 FVVFF 17 VFFFV 18 FVVFV


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QUESTION 1 : Parmi les affirmations suivantes, laquelle (lesquelles) est (sont) correcte(s) :

1. La masse molaire M de l’uranium est 237,9546 g/mol 2. La masse molaire M de l’uranium est 238 g/mol 3. La masse molaire M de l’uranium est 237,978 g/mol 4. L’uranium est un élément très électronégatif 5. L’uranium possède un rayon atomique plus petit que celui de l’azote

RÉPONSE : FFVFF

DÉTAILS :

Voici les détails de la correction

QUESTION 2 : On considère les éléments suivants :

Données : C (Z=6), F(=9), Si(Z= 14), K(Z=19) , Br(Z= 35)

6. L’atome Br est plus électronégatif que l’atome F 7. L’atome K est un métal alcalino-terreux 8. L’atome C a une affinité électronique plus grande que l’atome F 9. L’atome K a un rayon atomique plus petit que l’atome Br 10. L’atome C et l’atome Si appartiennent au bloc d

RÉPONSE : FFFFF

DÉTAILS :

Et oui les tout faux existe faites attention et ne trouvez pas ça bizarre c’est tout à fait probable (faites-vous confiance ;))

La masse molaire M d’un élément chimique i est la moyenne pondérée par les abondances naturelles isotopiques des masses molaires Mi des différents isotopes, on la calcule donc en faisant : 238*0,9927 + 235*0,0072 + 234*0,0001 = 237,978 g/mol.

L’uranium étant en bas du tableau périodique, il est très peu électronégatif et possède un grand noyau.


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6. FAUX : l’atome de Fluor est le plus électronégatif des atomes du tableau périodique (<3+++) donc aucun autre atome peut être plus électronégatif que celui-ci.

7. FAUX : Attention l’atome K est dans la première colonne du tableau périodique donc c’est un métal alcalin et non alcalino-terreux

8. FAUX : On sait grâce au tableau ci-dessus que l’atome C est plus à gauche que l’atome F donc comme l’affinité électronique augmente de gauche à droite, on aura donc l’atome F qui a une affinité électronique plus grande que l’atome C

9. FAUX : On sait que le rayon atomique augmente de haut en bas et de droite à gauche donc on peut dire que l’atome K étant plus à droite que l’atome Br à un rayon atomique plus grand


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10. FAUX : Comme on peut le voir dans le tableau ci-dessous, on sait tout d’abord que l’atome C et l’atome Si sont dans la même colonne mais attention ils appartiennent au bloc p et non au bloc d


QUESTION 3 : Soit l'élément Mg

11. L'énergie de première ionisation de Mg est 12,27 eV 12. L'énergie de première ionisation de Mg est 11,79 eV 13. L'énergie de première ionisation de Mg est 15,14 eV 14. L'énergie de première ionisation d’une mole de Mg est 11,8 x 10⁵J 15. L'énergie de première ionisation d’une mole de Mg est 7,38x10²4J

RÉPONSE : VFFVF


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DÉTAILS :

11)12)13)

EI = Etotale Mg+ − Etotale Mg

= 2 x E1s(Mg+) + 8 x E2s(Mg+) + 1x E3s (Mg+) - (2 x E1s(Mg) + 8 x E2s(Mg) + 2 x

E3s (Mg))

= - E3s (Mg)

= -((-13,6/3²)x2,85²)

= 12,27 ev

avec En= -13,6/n² x Z*²

Configuration

électronique

Mg (Z = 12) 1s2 2s2

2p6 3s2

Mg+ (Z = 11) 1s2

2s2 2p6 3s1

OA de l’électron

écranté

3s 3s

Calcul de σ 0,35x1+8x0,85+2x1=9,15 8x 0,85+2x1= 8,8

Calcul de Z* Z* = Z – σ

= 12- 9,15

= 2,85

Z* = Z – σ

= 11-8,8

= 2,2

Calcul de Etotale 2 x E1s(Mg) + 8 x

E2s(Mg) + 2 x E3s (Mg)

2 x E1s(Mg+) + 8 x

E2s(Mg+) + 1x E3s (Mg+)


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14)15) Pour une mole de Mg :

12,27 x6,022x10^23= 7,38x10²4 eV

Ainsi EI(J)= 7,38x10²4 x e avec e= 1,6x10^-19 J

= 11,8 x 10⁵J


QUESTION 4 : On donne la réaction suivante à 25°C :

2 KClO3 (s) -> 2 KCl (g) + 3O2 (g)

KClO3 KCl O2

∆fH° (kJ/mol) -558 -286,3

S° (J/mol/K) 167,6 314,8 225,2

∆rCp = 52 J/mol/K ¯1

16. ∆rH° = -543,4 J/mol 17. ∆rG° = 204, 4 kJ/mol 18. K = -920, 8 19. La réaction est exothermique dans le sens direct 20. La réaction est endothermique dans le sens indirect

RÉPONSE : FVFFF

DÉTAILS :

16.FAUX : ∆rH° = Σ(∆fH°)produits - Σ(∆fH°)réactifs = (-2 x 286,3)- (-2x558) = 543,4 kJ/mol

17.VRAI : On calcul d’abord le ∆rS° = Σ ν.S°= (2x314,8+3x225,2)-167,6 = 1137,6 J/mol.

On peut donc calculer le ∆rG°= ∆rH°- T∆rS° = 543,4 - 298x 1137,6 x 10^3 = 204,4 kJ/mol


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QUESTION 5 : Sélectionnez les réponses FAUSSES :

21. Une bouteille d’eau cristalline est un exemple de système isolé. 22. Lorsque Qr < K° le système évolue dans le sens de formation des produits soit le sens direct. 23. Un système isochore est un système à pression extérieure constante. 24. L’état standard pour les solides correspond à la variété allotropique sous 1 Pa. 25. L’état standard du phosphore blanc est solide.

RÉPONSE : VFVVF

DÉTAILS :

21.Vrai, c’est faux c’est un système fermé, il n’y a pas d’échange de matière mais des échanges de chaleur.

22. Faux, c’est vrai. Pour comprendre Qr décrit le système pendant la transformation, tandis que K° le décrit à l’équilibre. Donc si Qr < K° alors, la réaction évolue encore dans le sens de formation des produits

23. Vrai, c’est faux. Un système isochore est à volume constant. C’est le système monobare dont la pression extérieure est constante.

24. Vrai, c’est faux. L’état standard pour les solides correspond à la variété allotropique sous 1 bar.

25. Faux, c’est vrai.


18.FAUX : On a la formule K = e^(-∆rG°/RT) = e^((- 204,4 x 10^3)/ 8,314x298) = 920,8

19/20 : la réaction est endothermique dans le sens direct car ∆rH°>0.


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QUESTION 6 : Parmi les affirmations suivantes, laquelle (lesquelles) est (sont) correcte(s) :

26. La variation d’enthalpie libre de formation à l’état standard de la leucine solide est calculée à l’aide de l’équation ΔG = ΔH + T·ΔS. 27. La variation d’enthalpie libre de formation à l’état standard de la leucine solide est calculée à l’aide de l’équation ΔG = ΔH – T·ΔS. 28. La réaction de formation de la leucine solide à l’état standard est spontanée à 298 K si ΔH < 0. 29. La réaction de formation de la leucine solide à l’état standard n’est pas spontanée à 298 K si ΔS > 0. 30. La réaction de formation de la leucine solide à l’état standard est à l’équilibre à 298 K si ΔH = T·ΔS.

RÉPONSE : FVFFV

DÉTAILS :


QUESTION 7 : Cours

31. Si ΔrH = 0, alors l’élément est sous sa forme la plus stable 32. Si ΔrH > 0, alors l’avancement augmente 33. Si ΔrG > 0, alors l’avancement diminue 34. Si ΔrG < 0, alors la réaction évolue dans le sens direct 35. Si ΔS = 0 alors la réaction est réversible

RÉPONSE : FFVVV

DÉTAILS :

Ce sont des questions de cours. Je vous invite à revoir votre cours. Le critère de spontanéité dépend du signe de ΔG. Ici on connaît la valeur de ΔH qui est négative mais pas celle de T.ΔS qui est positive. On ne peut donc pas avoir une réponse précise pour les items 28 et 29 qui sont faux.

31. FAUX : l’élément est sous sa forme la plus stable lorsque ΔfH = 0

32. FAUX : ΔG permet de juger de l’avancement de la réaction. ΔrH permet de déduire le caractère exothermique/ endothermique, le sens d’évolution de la réaction

33/34 VRAI : cf carnet 3 p19

35. VRAI


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QUESTION 8 : Concernant les couples suivants :

Données : Sn2+/Sn (E°= - 0,14 V) O2/H2O2 (E°= 0,68 V) MnO42-/Mn2+ (E°= 1,51 V)

36. n.o. (O) = - 2 37. L’équation de la réaction entre le réducteur de Sn2+/Sn et l’oxydant de MnO42-/Mn2+ est : MnO42- + 8 H+ + 2 Sn ⇐> Mn2+ + 4H2O + 2Sn2+ 38. L’équation de la réaction entre l’oxydant de Sn2+/Sn et le réducteur de O2/H2O2 est : 2Sn2+ + 2H2O = O2 + 4H+ + 2Sn 39. La constante d’équilibre de la réaction entre le réducteur de Sn2+/Sn et l’oxydant de MnO42-/Mn2+ est K = 10110 40. La constante d’équilibre de la réaction entre le réducteur de Sn2+/Sn et l’oxydant de MnO42-/Mn2+ est K = 91,33

RÉPONSE : FVFVF

DÉTAILS :

36. FAUX : ATTENTION, les n.o. s’écrivent en chiffres romains. Ici, n.o. (O) = - II.

37. VRAI : C’est la bonne réaction. On vérifie d’abord si la réaction est possible grâce à la règle du gamma et ensuite on écrit les demis équations puis l’équation finale

38.FAUX : Cette réaction n’est pas possible d’après la règle du gamma


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39. Vrai

40. Faux


QUESTION 9 : Concernant l’oxydoréduction

41. Une réaction de réduction va correspondre à̀ un gain d’électrons. 42. L’équilibre redox du couple ClO-/Cl2 est :

43. La règle du gamma interdit les réactions pour E1°(Ox1) > E2°(Red2) 44. La réaction entre Zn2+ et H2 est thermodynamiquement possible. 45. La réaction entre Fe3+ et H+ est thermodynamiquement possible.


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RÉPONSE : VFFFF

DÉTAILS :

41) VRAI, c’est du cours.

42) FAUX, dans cet équilibre, le nombre de charge n’est pas le même des 2 côtés !!

43) FAUX, la règle du gamma décrit justement que les réactions d’oxydoréduction ne sont possibles que lorsque E1°(Ox1) > E2° (Red2)

44) FAUX, Zn2+ est un Oxydant et H2 est un réducteur, mais E°(H2) > E°(Zn2+). Or, d’après la règle de gamma le potentiel de Nernst standard de l’oxydant doit être supérieur à celui du réducteur. Donc, la réaction est impossible.

45) FAUX, Fe3+ et H+ sont tous les deux des oxydants, donc ils ne peuvent pas réagir seulement entre eux.


QUESTION 10 : Concernant l’oxydoréduction :

46. Une réaction de réduction correspond à une augmentation du n.o. 47. Le n.o. d’un atome seul est égale à 0. 48. Le n.o. du fluor (F) est toujours égal à -II. 49. Dans F2O, le n.o. de O est égale à -II. 50. Dans NH4, le n.o. de N est égale à -IV.

RÉPONSE : FVFFV

DÉTAILS :

46) FAUX, une réaction de réduction correspond à une diminution du n.o., c’est du cours.

47) VRAI, c’est l’une des règles principales pour calculer le n.o. d’un atome.

48) FAUX, le n.o. du fluor (F) est égale à -I, c’est la 2ème règle de calcul à connaître pour calculer le n.o. d’un élément.

49) FAUX, c’est dans votre cours, dans F2O le n.o. de O est égale à -I.

50) VRAI, H a pour n.o. de +I, on a donc l’équation suivante :

=> On a -2 +4 -3 = -1 => On a 0

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=> 0 = 4 x n.o.(H) + n.o.(N)

=> 0 = 4x 1 + n.o.(N)

=> n.o. (N) = -IV


QUESTION 11 : Dans une solution à 298 K, cochez les affirmations fausses

51. [OH-] = 10-8 mol/L 52. [H3O+] = [OH-] = 10-8 mol/L 53. L’azote est plus acide que l’hélium 54. pKe = log (Ke) = 14 55. L’eau est un amphiphile.

RÉPONSE : VVVVV (oui c’est possible !)

DÉTAILS :

ATTENTION À LA CONSIGNE, il faut cocher les items faux !

51) Vrai, [OH-] = 10-7 mol/L

52) Vrai, [H3O+] = [OH-] = 10-7 mol/L

53) Vrai, L’azote est plus basique que l’hélium

54) Vrai, pKe = - log (Ke) = 14

55) Vrai, l’eau est un ampholyte.


QUESTION 12 : Considérons une base faible de concentration 3,9 mmol/L. Son pKa = 1,8

56. Une base est capable de capter un électron selon Bronsted et Lewis 57. pH = 8,2 58. pH = 7 59. pH = 108,2 60. pH = 101,8

RÉPONSE : FVFFF


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DÉTAILS :

56) Faux, une base est capable de capter un proton selon Bronsted et Lewis

57) 58) 59) 60) comme on est avec une base faible, on calcule pKa - log Cb = 1,8 - log (3,9) = 1,21 < 12

Donc pH = 7 + ½ pKa + ½ log Cb = 8,2


QUESTION 13 : Selon le spectre RMN de l’éthanol (ci-dessus) on peut affirmer que :

61. Le proton du groupe OH a le plus petit déplacement chimique. 62. Le proton du groupe OH correspond au singulet sur le spectre. 63. Le proton du groupe OH subit un fort effet de déblindage. 64. Les 2 protons entourés sont équivalents. 65. De manière générale, tous les atomes de carbone peuvent être étudiés en RMN

RÉPONSE : FVVFF

DÉTAILS :

61) FAUX : Le proton du groupe OH est celui qui est le plus proche de l’oxygène, un atome très électronégatif. Il subit donc un fort effet de déblindage et possède le déplacement chimique δ le plus élevé de la molécule.

62) VRAI : Le proton du groupe OH ne possède aucun voisin, donc selon la règle des (n+1)uplet, il correspond à un singulet sur le spectre.

63) VRAI : le proton du groupe OH est très près de l’atome d’oxygène qui est très électronégatif, il subit donc un fort effet de déblindage.


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QUESTION 14 : A propos des spectres IR quels sont les réponses FAUSSES :

66. L’IR moyen à une longueur d’onde comprise entre 2,5 et 16,7 nanomètres 67. Le mode de vibration moléculaire pour l’IR se résume uniquement à de la vibration de valence, elle-même correspondant à une modification de la longueur des liaisons entre les atomes 68. Une molécule linéaire contient 3N-6 modes 69. A= a. I . c, désigne la loi de Beer-Lambert 70. La transmission peut se calculer grâce à la formule T=log P/P0

RÉPONSE : FVVFV

DÉTAILS :

66) Faux c’est vrai

67) Vrai c’est faux. Le mode de vibration est composé des vibrations de valence et les vibrations de déformations

68) Vrai c’est faux. C’est la molécule non linéaire qui contient 3N-6 modes

69) Faux c’est vrai #rpzlaterminale

70) Vrai c’est faux. Elle se calcule grâce à la formule T=log P0/P


64) FAUX : les deux protons entourés n’ont pas le même environnement chimique, notamment ils ne sont pas à la même distance de l’atome d’oxygène. Ils ne sont donc pas équivalents.

65) FAUX : Pour qu’un atome puisse être étudié en RMN, il ne doit pas avoir son Z et son A simultanément pairs. Pour le carbone, seuls les isotopes n’ayant pas à la fois leur Z et leur A pairs peuvent être étudiés : le carbone 12 ne peut pas être étudié en RMN, tandis que le carbone 13 oui.


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QUESTION 15 : Indiquez les FAUSSES propositions :

71. L’hybridation sp2 est tétraédrique. 72. Les seules fonctions et groupements fonctionnels présents dans la molécule 1 sont un alcool secondaire et un ester. 73. La molécule 2 n’a pas de composé aromatique. 74. La molécule 3 a pour nomenclature 4-méthylpent-2-ène. 75. La molécule 4 a pour nomenclature acide 4,4,4-tribromobutanoïque.

RÉPONSE : VVVVF

DÉTAILS :

Attention c’est les réponses fausses que l’on coche vraies !!! On lit bien la consigne <3


QUESTION 16 : A propos de ces molécules

76. La molécule suivante est le : 4-méthylhexan-2-al

77. La molécule suivante est le : 2-méthylpropène

71.VRAI L’hybridation sp2 est trigonale plane.

72.VRAI Il y a aussi un alcène ! C’est un peu sournois, méfiez-vous des “seules”,

“uniquement”, “toujours” ;).

73.VRAI Elle en a un.

74.VRAI La bonne réponse est 4-méthylpent-2-yne.

75.FAUX C’est exact.


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78. La molécule suivante est le : 7-méthyloctan-3-one

79. La molécule A) est le 2-ethylpentanal 80. La molécule A) est le 4-methylhexanal

RÉPONSE : FVVFF

DÉTAILS :


A.

A.

76. Ce n’est pas une fonction aldéhyde, mais alcool donc : 4-méthylhexan-2-ol FAUX

77. VRAI

78. VRAI

79. On vient numéroter les carbones de la chaîne en donnant le plus petit indice à la fonction chimique prioritaire ( ici : Aldéhyde). On obtient donc : 2-ethyl-4-methylpentanal 79) 80) FAUX


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QUESTION 17 : Concernant les molécules suivantes :

81. Ces molécules sont isomères de fonction

82. Les deux carbones de cette molécule sont de configuration R

83. Ces deux molécules sont énantiomères

84. Ces molécules sont diastéréoisomères

85. Cette molécule est un composé méso :

RÉPONSE : VFFFV

DÉTAILS :

81.VRAI : on a le même nombre de carbones mais pas agencés de la même façon, et les deux molécules n’ont pas la même fonction, l’une est un cycle, l’autre un alcène.

82.FAUX : on ne peut pas savoir puisque c’est une représentation plane, or les différences de configuration concernent l’arrangement spatial des atomes


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83.FAUX : c’est la même molécule qu’on a retournée, attention à bien regarder tous les substituants !

84. FAUX : aucune de ces molécules n’a de carbone asymétrique !

85.VRAI : en pivotant la molécule de 180°, on retrouve la même chose que si on changeait l’orientation des deux -OH. Voici ses stéréoisomères à titre indicatif :


QUESTION 18 :

1) 2) 3) 4)

86. Les deux carbones asymétriques de la molécule 1 ont la même configuration absolue S 87. Les deux carbones asymétriques de la molécule 1 ont la même configuration absolue R 88. La molécule 2 est la représentation de Fisher de la molécule 1 89. La molécule 3 est la représentation Newman de la molécule 1 ou CHO et CH3 sont SYN 90. La molécule 4 est la représentation Newman de la molécule 1 ou CHO et CH3 sont SYN

RÉPONSE : FVVFV

DÉTAILS :

86. Faux, c’est la configuration R. Mais les deux carbones asymétriques ont bien la même configuration absolue. voir le deuxième carnet de chimie organique page 17 pour revoir la méthode pour déterminer la configuration absolue d’un carbone.

87. Vrai, voir correction item 86

88. Vrai

89. Faux, on voit que CHO et CH3 sont opposé l’un à l’autre, dans cette conformation CH3 et CHO sont en ANTI

90 Vrai, on voit que CHO et CH3 sont à coté l’un de l’autre, dans cette conformation CH3 et CHO sont en SYN


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Question rédactionnelle :

Prenons la réaction suivante sous 1 bar :

𝐂𝟐𝐇𝟒(𝐚𝐪) +𝐇𝟐𝐎 →𝐂𝟐𝐇𝟓𝐎𝐇

Données : ΔrH°305= -39,8 KJ/mol 𝑆°)*+,(-.)= 194,9 J/mol/K

R = 8,3145 J/K/mol 𝑆°)*+,= 70,1 J/mol/K

T° = 32°C 𝑆°)*+/0+=158,2 J/mol/K

a) Calculer l’enthalpie libre standard. b) Calculer la constante d’équilibre. c) En déduire le moment où la réaction est favorisée : sens direct ? indirect ? à l’équilibre

? Justifiez.

Correction : Détails :


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ERRATA

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examen blanc 3 chimie correction

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