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Problèmes (6e) (2000-2007) - Association des Chimistes de l`ULg

1. Fedichem Bar me PROBLEME 2 26 points REDOX ST CHIOM TRIE On peut d terminer par titrage la quantit de dioxyg ne O dissous dans une eau naturelle 25 C Pour ce faire on ajoute d abord des solutions de sulfate de mangan se MnSO et d hydroxyde de sodium NaOH pour convertir le dioxyg ne dissous en suivant l quation chimique 1 non pond r e non quilibr e Mn aq aq Oxaq gt MnO s 1 On ajoute alors des solutions d acide sulfurique HaSC et d iodure de potassium KI et la r action 2 suivante a lieu quation non pond r e non quilibr e MnO s I aq Mn aq L aq H20 1 2 Finalement le diiode form est titr au moyen d une solution aqueuse de thiosulfate de sodium Na2S20 suivant l quation 3 non pond r e non quilibr e 5032 aq aq gt 5406 aq T aq 3 Quand on titre 25 0 mL d eau suivant le proc d d crit il faut 2 45 mL d une solution aqueuse de thiosulfate de sodium Na2S203 c 0 0112 mol L a En formulant les demi quations d oxydation et de r duction appropri es dans lesquelles figurera le nombre d lectrons impliqu s montrez que l quation 1 correctement pond r e quilibr e s crit 2 Mn aq 4 aq Ox aq gt 2MnO s 2 H gt O b Equilibrez pond rez les 2 quations 2 et 3 en formulant les demi quations d oxydation et de r duction
2. dans la solution avant l addition de carbonate de calcium est Z ro si l on se r f re l quation 1 CO aq costa Fos ag et en tenant compte des r sultats del d i CO aq 1 1075 2 6 6 x 108 352 x 105 x 4 6 x 102 xii Comparer le rapport Eco pH 5 4 et pH 6 4 et discuter uco aq Se 50 fico aq P 0 fico ta f Kal S Selon l quation 2 K5 4 6 x10 O a 1 1 5 4 A pH 5 4 la relation 4 donne muy es 5 feos aa f 15 870 7 O a 1 1 6 4 A pH 6 4 la relation 4 donne fox LI 6 fco aa f 45 x107 En comparant les valeurs donn es par les relations 5 et 6 on voit que le rapport CO a 2020 diminue d un facteur 10 quand le pH passe de 5 4 6 4 cos aq L quilibre 2 montre que si la concentration Fos aq j augmente par adjonction de CaCOs on doit avoir une augmentation de la concentration fico aq J et une diminution de la concentration cox aq Ja ou une diminution du rapport 4 Ou encore L ajout de CaCO3 augmente la concentration roi de car est peu soluble or aq est une base co aq H 0 I HCO aq OH aq ily a donc augmentation du pH et par cons quent diminution du rapport 4 A C Lg Olympiade francophone de chimie 2004 probl mes 13 PROBLEME 3 25 points
3. Fedichem d inscription Prayon Fedichem Bar me Pour d terminer le nombre de cycles d une mol cule plus complexe par exemple poss dant des fonctions ou des insaturations il faut d terminer le nombre de cycle de l hydrocarbure satur qui lui sert d arch type Ainsi tout comme le cyclohexane qui est son arch type la mol cule repr sent e ci dessous poss de un seul cycle Question Combien de cycles comporte la mol cule ci apr s Im d CH JF cH cn c CH R ponse La mol cule 4 contient elle des carbones asym triques 8 Entourer la bonne r ponse oui non Si oui combien et les identifier sur la mol cule Olympiade de chimie 2005 probl mes 10 I OLYMPIADE FRANCOPHONE DE CHIMIE 2005 par M HUSQUINET PETIT R CAHAY A CORNELIS A DEMONCEAU J FURNEMONT Cl HOUSSIER R HULS G KROONEN JENNES L MERCINY R MOUTON LEJEUNE DEUXI ME PREUVE REPONSES AUX PROBL MES PROBLEME 1 30 points L acide benzoique R ponse 1 3 points S CgH53CO5H 3 4 g i 3 4 g L 122 13 g mol 0 0278 mol L on peut donc dissoudre 1 7 g dans 500 0 mL Comme il n y en a que 0 500 g tout l acide benzoique se dissout dans l eau R ponse 1b 3 points n CgH53CO5H e 4 094 x 10 122 13 g mol 4 1 paco ee 0 5000 L R ponse 1c 2 points CgHgCO2H HO C HsCO gt H3O R ponse 1d 4 points A pH 3 2 H3O
4. gt Na H Si l thanol utilis contient de l eau celle ci r agira pr f rentiellement avec le sodium Il y aura donc moins de sodium disponible pour former l thoxyde de sodium De plus le produit obtenu sera contamin par de l hydroxyde de sodium 1 Le d gagement qui se produit au cours de cette r action est de l hydrog ne gazeux Olympiade de chimie 2006 probl mes 11 N d inscription 4 C 1 D eee Prayon Fedichem a le 3 m thyl 2 pent ne ou 3 m thylpent 2 ne b le 1 m thyl 4 propyl 1 3 cyclohexadi ne ou 1 m thyl 4 propylcyclohexa 1 3 di ne gt c l acide 2 prop no que ou acide prop 2 no que o D De ces deux mol cules celle qui est la plus soluble dans l eau qui est un solvant polaire sera celle dont la polarit est la plus lev e Dans notre cas la mol cule la plus polaire est le phtalate de sodium de part la pr sence de ces deux fonctions carboxylate charg es alors que le benzoate de sodium n en compte qu une seule O 0 Na o Na CO Na Benzoat e de sad ium Phtdat e de sodium Pour g n rer ces deux sels au d part de leurs acides conjugu s il suffit de traiter ces acides par une solution aqueuse de NaOH dilu e selon le sch ma ci dessous o CY OH CY 9 N HO Q o OH o Nad HO ES KR o e Q 0 O N o o o Olympiade de chimi
5. N d inscription Fedi AN P Fedichem Bar me C Pour le m lange des trois substances solides repr sent es ci dessous OH CY OH O ona acide benzoique ph nol alcool benzylique pKa 4 2 pKa 9 99 pKa 15 2 1 les bases conjugu es totalement solubles dans l eau ont pour formules de structure 3 2 Sil on place chacune de ces trois esp ces a dans un becher contenant une solution aqueuse pH 1 8 ces trois substances 3 restent insolubles car elles sont sous leur forme acide conjugu figure sup rieure b dans un becher contenant une solution aqueuse pH 13 l acide benzoique et le 3 ph nol formeront leur bases conjugu es et seront donc solubles 3 Il n est pas possible de dissoudre totalement l alcool benzylique dans l eau car aux pHs disponibles ais ment 14 on se trouve bien en dessous du pK et il se forme donc tr s peu 2 de base conjugu e Bar me D L ac tate d thyle M 88 g mol a une temp rature d bullition nettement inf rieure celle de l acide ac tique M 60 g mol car ce dernier s accocie en dim res par formation de liaisons hydrog ne ZO ced HO 4 cH c C CH NOH o Olympiade de chimie 2006 probl mes 20 l gh P Fedichem N d inscription j 8 5 BRUXELLES A C Lg L 4 Leod Prayon Fedichem OLYMPIADE FRANCOPHONE DE CHIMIE 2007 PROBLEMES NIVEAU II l ves de 6 me
6. gt NO 2 2 l quation ionique correspondant la r action de r duction s crit MnO 8 5 e gt Mn 4 l quation ionique correspondant la r action globale s crit 5 NO 2 6 H 2 5 NO 2 Mn 3 HO 11 La quantit de mati re de nitrite de sodium de d part vaut 0 56 69 0 0081 mole 12 La quantit de mati re d ions permanganate ajout e au m lange r actionnel vaut 0 050 x 0 02 0 001 mole 13 La quantit de mati re d ions permanganate n ayant pas r agi avec les ions nitrite vaut donc 0 050 x 0 012 0 0006 mole 14 La quantit de mati re d ions permanganate ayant r agi avec les ions nitrite vaut alors 0 001 0 0006 0 0004 mole 15 Et la quantit de d ions nitrite n ayant pas r agi avec le permanganate de potassium 0 0081 0 0004 x 5 2 0 0071 mole Olympiade de chimie 2006 probl mes 16 D rie eege Prayon Fedichem 16 Dans la r action entre le nitrite de sodium et le chlorure d hydroxylammonium a La quantit de mati re de nitrite de sodium ayant r agi avec le chlorure d hydroxylamine 0 0081 0 001 0 0071 mole b La quantit de mati re nombre de mol de chlorure d hydroxylammonium ayant r agi 0 495 69 5 0 0071 mole c Le rapport entre les quantit s stoechiom triques des deux r actifs vaut donc 0 0071 0 0071 1 d Les nombres d oxydation de l azote sont 3 dans l
7. DEUXI ME PREUVE PROBL MES PROBLEME 1 30 points CHIMIE INORGANIQUE ST CHIOM TRIE2 Beaucoup de personnes sont allergiques au nickel L ecz ma commence souvent lorsque la peau entre en contact avec des objets contenant du nickel m tallique Dans un laboratoire on d sire d terminer la concentration en nickel d un alliage dont est fait un bouton de pantalon Le bouton a une masse de 3 537 g On attaque le bouton au moyen de 60 mL d acide nitrique concentr de concentration c 14 mol dm mol Durant la r action les m taux sont oxyd s et les ions nitrates de l acide nitrique sont r duits en dioxyde d azote a L quation non quilibr e pond r e correspondant la r action d attaque du nickel par l acide nitrique est Ni s NO ag H a gt Ni ag NO g HOW 1 Dans cette r action l oxydant est 2 Dans cette r action le r ducteur est 2 Ecrire la demi quation de r duction de cette tape 4 crire la demi quation d oxydation de cette tape 2 Ecrire l quation ionique globale quilibr e pond r e b Pour d terminer la concentration en ions nickel on r alise un titrage au moyen d une solution aqueuse obtenue par dissolution du sel disodique de l acide thyl nediaminet traac tique que l on peut repr senter par la formule Na H5EDTA ce dernier est un solide dont la formule mol culaire est Ca Oo H14OgN2Na et la masse mola
8. pH Question 1 4 points Les quations des deux r actions qui se d roulent successivement lors du titrage de la nicotine par le chlorure d hydrog ne sont B HB HCl zy wo REC Question 2 11 points Dans le tableau situ en dessous de la co urbe de titrage les esp ces majoritaires except l eau sont Inspir d un probl me propos par R M ller Cours de chimie analytique 2 candidature biologie ULg A C Lg Olympiade francophone de chimie 2004 probl mes 14 Vol HCI cm 65 15 20 25 30 35 40 45 50 55 10 Hd c N e e v q T Hd Oo dc M OW c e O Oo Fm Qo c w owe pt H0 Hab A C Lg Olympiade francophone de chimie 2004 probl mes 15 Question 3 6 points La concentration en nicotine de la solution de d partest calcul e comme suit Pour la r action gt on consomme 34 18 16 solution aqueuse de 2 00 x 107 mol m Soit 2 00 x 10 mol dm x 0 016 dm 23 2 x 10 mol de HCI On a donc3 2 x 10 de B dans 20 0 de la solution initiale d ou 3 2 x 107 mol 3 fg Lm 0016 mol dm P 2 00 x 10 7 dm Question 4 4 points Le pourcentage en masse de nicotine dans cet chantillon est Masse de nicotine trouv e p
9. D aq gt S 5 2 HI aq 2 Dans la r action entre le diiode 15 aq et les ions thiosulfate S203 aq vi La demi quation d oxydation 252032 aq gt 8406 ag Ze vii La demi quation de r duction D ag 2e 21 aq viii L quation globale de la r action d oxydor duction est aq 2 Na S203 aq gt 2 Nal aq Na S40g aq ou 13 aq 2 5203 aq gt 2I ag 5406 aq 3 La concentration molaire en sulfure d hydrog ne de l chantillon d eaux us es est n Iz initial 5 00 x 10 L x 5 00 x 10 mol L 2 50 x 10 mol n 5203 utilis 1 50 x 107 L x 1 00 x 10 mol L 1 50 x 105 mol 1 50 x 107 n 12 exc s EE M 7 50 x 10 mol n Io consomm dans la r action avec H gt S 2 50 x 10 7 50 x10 2 1 75 x 10 mol Concentration en sulfure d hydrog ne de l chantillon d eaux us es 1 75 x 105 mol 0 0350 mol L 5 00 x 107 L A C Lg Olympiade francophone de chimie 2004 probl mes 9 PROBLEME 2 25 points CHIMIE G N RALE ST CHIOM TRIE pH QUILIBRES 1 15 points a Le caract re acido basique de l eau de pluie est acide L quation 1 indique la formation d ions H Dou aq rendant le milieu acide b Lorsque des micro organismes enrichissent cette eau de pluie en CO le pH de cette eau de pluie B d D apr s l quation 1 si concentration en CO aq augmente la concent
10. Hso J K HO K 1 0 102 Xig 87 5 6 10 K tant tr s grand la r action est bien compl te 3 points 4 c nA 0 100x0 0150 1 50 10 mol de NaHSO4 dans V mL de la solution S 3 points 4 d Masse de NaHSOA dans 1 g de granul s 100 1 50 10 x 20 120 07 0 900 soit aleng 9 00 l tiquetage est 5 correct PROBL ME 3 20 points PR CIPITATION STCECHIOM TRIE pH 2 points Concentration en ions iodure dans le p trole T ANE 12 105 126 90 g mol Comme tous les ions iodure passent dans la solution aqueuse 1 solution aqueuse 5 12 10 Apr s m lange d un volume V de cette solution avec un m me volume de la solution contenant les ions Pb et Ag on a 5 12 10 moll 2 1 00 10 2 1 00 10 2 points 17 2 points Pb 2 points Ag D o f 3 28 10 mol L 6 points a po r f 188397 512107 X 2 2 3 28 1 0 13 tant inf rieur Kps 7 1 0 10 Pbl ne pr cipitera pas A C Lg Olympiade francophone de chimie 2001 30 5 12 10 S 1 28 10 mol L5 6 points b Ag ET x 1 28 10 tant sup rieur Kps Agl 8 30 1 0 Agl pr cipitera PROBL ME 4 30 points CHIMIE ORGANIQUE b x 1 point 1 Les fonctions dans la mol cule d h roine sont cycle benz nique non consid r Etheroxyde gt CH of Amine tertiair
11. il y a 30 g ou 30 34 02 0 882 mol de H202 D apr s la r action quilibr e en j 2 moles de H202 d gagent 1 mol de dioxyg ne Le nombre de mol de dioxyg ne d gag es vaudra donc 0 441 ce qui correspond un volume de 0 441 x 22 4 9 88 environ 10 L puisque dans les conditions normales de temp rature et de pression une mole d un gaz parfait occupe un volume de 22 4 litres Le calcul peut aussi se faire partir de la relation PV n RT R ponse I 2 point La solution k serait appel e eau oxyg n e 10 volumes puisque 1 litre de cette solution se d compose en lib rant 10 L de dioxyg ne PROBLEME 4 20 points Chimie Organique R ponse 4 1 4 points Le norbornane contient 7 atomes de carbone et 12 atomes d hydrog ne C7H 2 D apr s la formule d finissant le nombre de cycles qu il contient on obtient x 7 22 12 2 2 R ponse 4 2 4 points Le cubane contient 8 atomes de carbone et 8 atomes d hydrog ne CgHg D apr s la formule d finissant le nombre de cycles qu il contient on obtient 2 x 8 2 8 2 5 Attention le nombre de cycles ne correspond pas au nombre de faces du cube 6 mais au nombre de liaisons qu il faut rompre pour former une chaine ouverte R ponse 4 3 4 points L hydrocarbure satur qui sert d arch type la mol cule 4 contient 9 atomes de carbone et 14 atomes d hydrog ne 2 en plus que la mol cule 4 puisque celle ci contient une double liaison Il fau
12. 10 et donc OH 10 d o Mg 5 61x10 7 107 0 0561 mol L soit 0 0561x58 33 3 272 g L b 11 Chauff au del de 500 C le calcaire se transforme en oxyde de calcium suivant l quation chimique pond r e CaCO s CaO s CO g c 12 Les quantit s de mati re valent pour les ions calcium et magn sium dans le premier chantillon 0 0125 x 0 04 5 x 10 mole ce qui donnera 5 054 mole dans les 10 27 g de lait du second chantillon pour les ions calcium dans le deuxi me chantillon 0 0925 x 0 04 3 7 x 10 mole pour la masse de calcium l mentaire dans 100 g de lait 3 7 x 10 x 40 x 100 10 27 0 144 g pour la masse de magn sium l mentaire dans 100 g de lait 5 054 x 10 3 7 x 107 x 24 3 x 100 10 27 0 032 g Olympiade de chimie 2006 probl mes 18 N d inscription 9 Fedichem A C Lg E BRUXELLES Prayon Fedichem Bar me R ponse PROBLEME 4 25 points CHIMIE ORGANIQUE A Les diff rentes fonctions pr sentes dans la diac tyImorphine ou h ro ne sont indiqu es ci Ester gt b Cycle benz nique dessous lt lt 2 Amine tertiaire Etheroxyde Ester diac tylmorphine ou h roine B Voici les isom res de la mol cule r pondant la formule mol culaire C3H40 CH CH CHO CH CO CH CH CH O CH CH CH CH OH CH COH CH CH CH lu Olympiade de chimie 2006 probl mes 19
13. A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2000 16 II s R C 0 CH 1 CHzO C R R R et R repr sentent des chaines hydrocarbon es satur es ou insatur es Les triglyc rides sont saponifi s par r action avec une solution aqueuse d hydroxyde de potassium KOH Cette r action est la base de la mesure d un des param tres utilis s par l industrie pour caract riser les triglyc rides l indice de saponification On le d finit comme la masse d hydroxyde de potassium KOH exprim e en milligrammes n cessaire la saponification de 1 00 g de triglyc ride Un autre param tre chimique caract ristique des triglyc rides est leur indice d iode qui correspond la masse de diiode 12 exprim e en grammes qui r agirait par addition avec 100 g du triglyc ride concern a Nommez les fonctions chimiques apparentes dans la formule g n rale I b crivez et quilibrez la r action de saponification de 1 KOH C Identifiez et nommez les fonctions chimiques autres que celles cit es en a pr sentes dans les compos s organiques qui interviennent dans la r action b d Alors que les triglyc rides sont insolubles dans l eau leurs produits d hydrolyse basique le sont Justifiez cette diff rence de solubilit par d autres arguments que la diff rence entre les masses molaires du triglyc ride et de ses produits d hydrolyse e On compare les indices de saponification de deux tr
14. A C Lg Olympiade francophone de chimie 2003 6 CH H CH H CH H BrCH H CH H CH H C C ou C ou Br C C H ou H C C Br CH Br CH H CH H CH H Compl tez 4 points HO CH CH CH CH H HO Quelles sont les fonctions suivantes 3 points A C Lg Olympiade francophone de chimie 2003 7 R PONSES AUX PROBL MES 2003 PROBLEME 1 30 points CHIMIE INORGANIQUE ST CHIOM TRIES a L quation non quilibr e pond r e correspondant la r action d attaque du nickel par l acide nitrique est Ni s NO 4 H ap gt MT aq NO g Ho 2 pts 1 Dans cette r action l oxydant est NO 2 pts 2 Dans cette r action le r ducteur est Ni s 7 crire la demi quation de r duction de cette tape 3 pts NO aq 2 H ag 2 gt NO 2 H350 1 4 crire la demi quation d oxydation de cette tape 3 pts Ni gt N aq 2 11 Ecrire l quation ionique globale quilibr e pond r e 4 pts Ni s 2NO ag 4 aq gt N ag 2 NO 8 2 HO 1 b 12 D terminer la concentration de la solution de NaH EDTA us c 29078 S 00262 mol 336 24 g mol x0 1 c 13 Sur la base des r sultats obtenus sachant que l on utilise la moyenne des volumes lus lors des diff rents titrages calculer le pourcentage en masse de nickel dans le bouton 6 pts analys
15. CgHsCO 1022 6 3 x 10 dios C6 Hs5CO H CsHsCOH bo 10732 La forme pr pond rante est l acide benzoique R ponse 1e 3 points A pH 3 2 H30 CgHsCO 10 63 x 10 mol L La concentration en acide benzoique restante est donc 8 19 x 10 6 3 x 10 7 56 x 10 mol L R ponse 1f 3 points 6 3 x 107 x 6 3 x 1077 M Rm R X 7 56 x10 log 5 25 x i025 4 28 valeur proche de celle de l nonc 4 2 Avec le soutien de la Politique scientifique f d rale la Communaut Fran aise de Belgique la Communaut Germanophone de Belgique Solvay Le Soir UCB Pharma Prayon Rupel les Editions De Boeck Larcier Tondeur Walchim Bruchim le Fonds de Formation de l Industrie chimique Belgochlor Belgian Shell la Soci t Royale de Chimie l Association des Scientifiques sortis de l Universit libre de Bruxelles AScBr l Association des Chimistes sortis de l Universit catholique de Louvain ACL et le Centre de Didactique des Sciences de l Universit de Mons Hainaut R ponse 2 2 points La solution S est 50 g 400 mL soit 125 g L de benzoate de 125 g L 144 11 g mol Comme il s agit d une base faible sel d un acide faible et d une base forte son pH se calcule par la formule reprise dans les formules simplifi es de pH 1 sodium Sa concentration molaire vaut donc 0
16. Prayon Rupel Les Editions De Boeck Larcier Tondeur Walchim Bruchim BBL La Soci t Royale de Chimie Les informations sont extraites de la brochure Produits chimiques en piscines Documentation Solvay voir aussi l article lt R actifs chimiques en piscines gt paru dans le Bulletin de l ABPPC n 150 PP 155 164 juillet 2001 A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2002 1 009 500 2co U 6000000 og met noa d HCIO En se ref rant au graphique a Dans quelle zone de pH les ions CIO aq existent ils b Dans quelle zone de pH se forme t il du dichlore c Dans quelle zone de pH y a t il plus de 50 d acide hypochloreux HCIO chlore actif libre gt d Dans les piscines on d sire que 50 75 du chlore soit sous forme de HCIO En tenant compte des r actions possibles quelle est la zone de pH optimale dans laquelle il faut se situer C Dans le manuel d utilisation on note que l hypochlorite de sodium peut aussi donner lieu des r actions de d composition qui d pendent de divers facteurs temp rature lumi re concentration NaClO NaCl NaClO NaClO NaCl Equilibrer les deux quations D Un exc s de chlore actif libre dans l eau des piscines peut tre rectifi par d composition l aide soit de sulfite de sodium soit de thiosulfate de sodium Dans le manuel d utilisation de l hypochlorite de sodium on lit qu il faut a
17. aq CH3 COOAg 5 CH3 COO aq aq AgCI s S aq aq 3 pts 2 Solubilit de CH3 COO 2Pb 1 4 10 2 8 1 3 0 0735 mol L 1 Solubilit de CH3 COOAg 10 2 7 1 2 0 0447 mol L 1 Solubilit de AgCI 10 9 75 1 2 1 33 10 5 mol L 1 l pt 3 SAgCI lt SCH3 COOAg lt S CH3 COO Pb 4 pts 4 CH3 COOAg s CH3 COO aq Agt aq 1 La solubilit augmente car une diminution de pH provoque la transformation de CH3 COO en CH3 COOH acide faible et l quilibre 1 est d plac vers la droite 4 pts 5 AgCI 5 Agt aq aq 2 L influence d une diminution de pH sur l quilibre 2 est nulle car HCI est un acide fort une diminution de pH ne change pas la concentration en CT 5 pts 6 Kps Ag CH3 COO 102 7 1 3 _ ICHs COOI H O 1 _ 10474 ICH COOH pH 4 CH3 COOH 10 474 10 4 10 0 74 2 On a donc Ag CH3 COOH Remplacons CH3 COOH suivant 2 Ag CH3 COO CH3 COO 1 10 0 74 CH3 COO 1 1 10 0 74 CH3 COO 6 495 Rempla ons CH3 COO selon 1 Ag 10 2 7 Ag x 6 495 Ag 102 7 x 6 495 0 01295 S 40 20 114 mol L 1 A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2002 10 PROBLEME 4 30 points 1 Partie 15 points identiques isom res ni l un ni l autre Les mol cules J et K sont elles superposables Entourer la r ponse
18. gt NIEDTA aq 2H aq Dans les conditions exp rimentales utilis es aucun autre m tal ne r agit avec l EDTA On fait trois fois le titrage et dans le tableau ci dessous on trouve les volumes lus sur la burette avant et apr s chaque addition de la solution d EDTA Num ro du titrage Volume lu sur la burette au Volume lu sur la burette la fin du d but du titrage titrage 0 0 cm 11 5 cm 11 5 cm 23 1 cm 23 1 cm 34 6 cm 4 Surla base des r sultats obtenus sachant que l on utilise la moyenne des volumes lus lors des diff rents titrages calculer le pourcentage en masse de nickel dans le bouton analys d Avant d carter dans tourie de r cup ration la solution restante fortement acide on la neutralise au moyen d une solution aqueuse d hydroxyde de sodium 8 Calculer la masse d hydroxyde de sodium n cessaire pour neutraliser la solution A restante en ne tenant pas compte de la r action d attaque du bouton par l acide nitrique A C Lg Olympiade francophone de chimie 2003 2 PROBLEME 2 30 points pH st chiom tries Extrait d un article scientifique C l bre pour ses propri t s antiseptiques et antalgiques l acide salicylique l tait aussi pour les terribles br lures d estomac qu il infligeait L aspirine restreignit cette agressivit mais ne la supprima pas l aspirine solide irrite la muqueuse gastrique C est d ailleurs pour viter to
19. n HCl r agissant 3 45 x 10 3 mol n CaCO3 s RE E e La masse de carbonate de calcium contenue dans l chantillon de coquilles est 1 725 x 10 3 mol viii s 1 725 x 10 mol x 100 09 g mol mol 0 173 g ix Le pourcentage massique de carbonate de calcium dans les coquilles d ufs est 01738 V 109 346 0 500 g x Cette m thode d analyse implique comme hypoth se que es coquilles ne contiennent pas d autres substances r agissant avec l acide chlorhydrique que CaCO vii 6 points ii Les deux quations d ionisation successives du sulfure d hydrog ne en solution aqueuse sont HS HS Hai HS H0 5 BET L esp ce qui peut r agir comme particule amphiprotique amphot re ampholyte est HS car HS H0 5 Hal HS acide HS H0 DS HS base iii Question A3 du Baccalaur at europ en 2003 A C Lg Olympiade francophone de chimie 2004 probl mes 8 1 d E iv ES pK EJ log c4 avec pK log 8 91 x 10 7 05 7 1 5 5 Z log d o 1 12 x 10 mol L viii 11 points 1 Dans la r action d oxydor duction entre H2S aq et h aq iv La demi quation d oxydation est aq gt S 5 dH aq 22 ag gt S s 2e v La demi quation de r duction est L ag 2e 21 aq vi La r action d oxydor duction est aq D ag gt S s 21 aq 2 H aq ou H S aq
20. 0 452 mol d O soit 0 452 mol x 22 4 10 124 litres ou 10 1 L en tenant compte des chiffres significatifs Le pharmacien n a pas t tromp sur la marchandise fournie PROBL ME 2 25 points pH 1 points 1 NaHSO s Na aq HSO 1 points 2 a HSO4 2 H30 5042 2 points b Les couples acide base sont HSO4 S H3O HO SO 2 3 points c K RO oo 1 8 10 Hso HO 55 5 0 50 _ 3 2 points a Masse des oranul s x100 nix 2000 2 points a g 5 g Masse de NaHSO 2000 x 1800 g 2 points b pH 7 6 ce sont les ions SO qui dominent En effet pH 7 6 A I 2 510 SO H 0 2 2 5 10 mol L d o K 1 0 10 HSO 1 0 10 2 5 10 2 points c Quantit de mati re de NaHSO ajout so 2 Hso 4 0 10 Hso 1800 g 120 07 g mol 14 99 mol _4 1 50 10 mol E 100 nf 10 L m Comme vu en 3b ce sont les ions so qui pr dominent et on peut crire 80 2 1 50 10 14 99 mol so A C Lg Olympiade francophone de chimie 2001 29 3 points 4 a 2 3 points 4 b HSO OH H 0 SO ER Burette avec la solution titr e de K 80 en multipliant chaque NaOH aq Ton membre H O Erlenmeyer avec NaHSO titrer Barreau magn tique MI 1804 H 0 Ja z K HSQ Agitateur magn tique A
21. 1 0 0346 L s n utilis par titrage 0 0762 mol L x 8 79 10 mol n dans la solution A 8 79x10 x 10 8 79x10 mol 10 58 6 j N enmasie de No 2 2 moy 808 mol a 3 537 g d 8 Calculer la masse d hydroxyde de sodium n cessaire pour neutraliser la solution A restante en ne tenant pas compte de la r action d attaque du bouton par l acide nitrique La solution A 1L contient 14 mol CT 0 060 L 0 54 mol de HNO Le volume de la solution restante apr s pr l vement de 3 x 100 mL pour le titrage est de 1 00 0 300 0 70 L 8 pts 5 Inspir du probl me 3 de l Olympiade nationale de Su de 2002 A C Lg Olympiade francophone de chimie 2003 Quantit de HNO dans la solution restante 0 84 x 0 70 mol Masse de NaOH n cessaire pour la neutralisation 0 84 x 0 7 mol x 40 00 g mol 23 5 g PROBLEME 2 30 points pH st chiom trie6 La formule semi d velopp e de l acide salicylique C O4Hg masse COOH E 1 molaire mol culaire 138 13 g mol est az OCOCH uam n PLAY Celle de l acide ac tylsalicylique C9O4Hg masse molaire mol culaire 180 17 g mol est D OH 1 Nommer les deux fonctions fix es sur le cycle benz nique 2 pts de l acide salicylique ph nol acide carboxylique 2 pts de l acide ac tylsalicylique ester acide carboxylique Un comprim d a
22. 2 des ions cor vont se transformer en H C04 et puisque 00 2 diminue augmenter la valeur du K doit rester constante la solubilit est plus lev e pH 2 PROBLEME 4 20 points CHIMIE ORGANIQUE Question 1 7 points Les pK de l eau et de l ac tyl ne sont respectivement de 15 74 et de 25 Lequel de ces deux compos s est il le plus acide 1 point L eau L ion hydroxyde r agit il avec l ac tyl ne Expliquez bri vement 3 points H CEC H H gt H C C H O H Non L ac tyl ne qui est un acide faible pK 25 ne r agit pas avec l ion hydroxyde HO car cette r action hypoth tique conduirait la formation d eau qui est un acide pK 15 74 plus fort que l ac tylene ainsi qu celle de H C9C qui est une base plus forte que HO A C Lg Olympiade francophone de chimie 2003 12 De m me peut on synth tiser le m thyllithium Li CH3 en faisant barboter du m thane dans une solution aqueuse de chlorure de lithium pK CH 60 Expliquez bri vement 3 points CH LiCl Li CH HCI Non CH est un acide extr mement faible pK 60 De m me CI provenant de LiCl est une base particuli rement faible car elle est conjugu e HCI qui est un acide fort La r action ne peut donc avoir lieu car elle conduirait la formation d une base extr mement forte CH 5 ainsi qu celle d un acide fort HCI Question 2 13 points Quel est
23. 25 points ACIDES BASES pH A PROPOS DE LA SOLUTION COMMERCIALE D AMMONIAC I Solution commerciale So La solution aqueuse utilis e contient 20 0 en masse d ammoniac NH3 et sa masse volumique vaut 0 92 g La concentration molaire de la solution commerciale So vaut donc masse de NH 0 92 x 20 100 0 184 g mL 4 NH3 0 184 17 01 x 1000 10 82 mol L II Dilution de la solution commerciale Pr paration de la solution S 1 pr lever 25 mL de S la pipette et diluer 250 mL ballon jaug 4 2 pr lever 10 mL de la solution dilu e 10 fois et diluer 1000 mL ballon jaug Pipette et ballon jaug permettent des mesures plus pr cises que les autres r cipients III Titrage de la solution S a Sch ma avec l gende du dispositif de titrage Burette contenant le titrant NH3 Erlenmeyer flacon conique contenant les 20 mL de solution S titrer et l indicateur b Equation de la r action de titrage 1 NH HCI gt NH4 CI Olympiade de chimie 2006 probl mes 14 l gh A Fedichem N d inscription A C Lg k 7 lt BRUXELLES Fonds de Formation i MA PRAYON Fedichem c Les esp ces pr sentes au terme du titrage sont NH4 Cr HO OH H50 Leurs concentrations respectives valent 0 0145 x 0 015 0 0345 0 0063 mol L ou 10 82 x 0 02 1000 x 0 0345 0 0063 mol L Au terme du titrage pH 5 6 d
24. 6 me ann e Premi re preuve 18 N d inscription A C Lg PROBLEME 4 30 points CHIMIE ORGANIQUE 1 Quelles sont les fonctions chimiques pr sentes dans l h ro ne Entourez les et donnez leur nom H roine 2 L ozone O est une mol cule coud e qui r agit ais ment avec le compos A pour donner l interm diaire B Ce dernier est ensuite r duit par le zinc en milieu acide pour donner les produits C et D i ae ena Zn HCI C pi O CH3 H CH H A B CH3 CH3 H C D a Repr sentez l ozone selon les conventions de Lewis b Quel est le nom de la mol cule A c Quelle est la fonction caract ristique de la mol cule C A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2001 6 me ann e Premi re preuve 19 d Quelle est la fonction caract ristique de la mol cule D e Equilibrez la r action qui permet de passer de l interm diaire B aux produits C et D 3 Repr sentez 5 hydrocarbures cycliques isom res de formule mol culaire C5H A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2001 6 me ann e Premi re preuve 20 2 me EPREUVE SOLUTIONS AUX PROBL MES 2001 Total des points 100 PROBL ME 1 25 points CHIMIE INORGANIQUE STCECHIOM TRIE 2 points a Les nombres d oxydation du mangan se sont Mn MnSO MnO OH MnO KMnO KMnO 0 Il III IV Vl VII 1 point b Pour passer de l ion MnO l ion Mr il faut utiliser un r
25. 6 3 10 3 2 C O H4 C O H aspirine 3 2 10 3 5 HCOOH HCOO 1 6 10 3 8 1 8 10 4 75 CO aq HCO 4 3 107 6 4 H S HS 1 0 107 7 0 H PO 7 HPO 6 3 10 7 2 HSO SO 6 3 10 7 2 HCIO CIO 3 2 10 7 5 HBrO BrO 2 5 10 8 6 HCN CN 6 0 10 9 2 NH NH 5 7 10 1 9 2 HCO CO 5 0 10 10 3 HPO PO 4 3 10 3 12 4 HS ms 12 10 12 9 H O OH 1 8 10 15 74 OH O lt 1 10 229 NHJNH lt 1 10 235 PROBLEME 34 20 points PR CIPITATION STCECHIOM TRIE pH Les calculs r naux sont principalement constitu s d oxalate de calcium CaC5O masse molaire mol culaire 128 1 g mol P La solubilit dans l eau de l oxalate de calcium vaut 6 0 10 mol dm mol L 25 a b Ecrire l quation correspondant l quilibre de solubilit de l oxalate de calcium dans l eau en sp cifiant l tat physique des esp ces chimiques intervenant Calculer le produit de solubilit ou constante de produit de solubilit de l oxalate de calcium 25 c Que valent les concentrations des ions pr sents dans une solution satur e d oxalate de calcium 25 C Collection DURUPTY Chimie 1S Paris Hachette Education 2001 A C Lg Olympiade francophone de chimie 2003 5 d Quel volume d eau 25 faudrait il au moins utiliser pour dissoudre compl tement un calcul r nal contenant 0 65 g d oxalate de calcium e
26. Ch res amies chers amis chimistes Nous vous f licitons pour votre participation l Olympiade de chimie et nous vous souhaitons plein succ s dans cette preuve ainsi que dans vos tudes et dans toutes vos entreprises futures Nous vous f licitons aussi d avoir r ussi la premi re preuve ce qui vous permet aujourd hui d aborder l preuve Probl mes Vous trouverez ci apr s 4 questions Les mati res sur lesquelles portent ces questions sont la chimie g n rale la st chiom trie le pH l oxydor duction et la chimie organique Vous disposez de deux heures pour r pondre Vous pouvez utiliser une machine calculer non programmable mais vous ne devez tre en possession d aucun document personnel R pondez chacun des probl mes sur la feuille recto et verso si n cessaire figure l nonc Indiquez clairement votre raisonnement et vos calculs La derni re feuille est une feuille de brouillon qui ne sera pas prise en consid ration pour l valuation A l issue de cette deuxi me preuve d aujourd hui les LAUREATS DE L OLYMPIADE NATIONALE seront connus C est apr s que commence parmi ces laur ats la s lection pour la grande aventure de l Olympiade internationale Cette s lection comporte diff rentes tapes 1 Vous recevrez vers le 15 f vrier 2007 un syllabus de motivation portant sur des mati res s lectionn es 2 une semaine de formation a l Universit de Li ge b du 2 au 6 avr
27. Classer les mol cules suivantes par ordre d acidit croissante f Ac tone CH4C CH pKa 19 li Acide ac tique CH4COH 4 76 M thanol CH4OH 15 5 l l Pentane 2 4 dione CH4CCH CCH 9 0 Ph nol 2 9 9 9 Parmi les mol cules ci dessus laquelle est un acide suffisamment fort ou lesquelles sont des acides suffisamment forts pour r agir presque totalement avec NaOH Les pK des couples HOI H50 et H50 de l eau sont respectivement de 1 74 et 15 74 Justifier Pour l un des cas quilibrer la r action Est ce que l ion hydrog nocarbonate bicarbonate HCO est une base assez forte pour r agir avec le m thanol Les pK et pK de l acide carbonique CO5 H5O0 aq ou H5CO sont respectivement de 6 37 et 10 25 Justifier la r ponse par calcul A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2002 7 R PONSES AUX PROBLEMES 2002 PROBLEME 1 20 points A CIO aq aq 2 aq gt Clo g H20 1 1 pt ou CIO aq aq 2 H3O aq gt Clo g 3 H20 1 1 pt B a Les ions CIO aq existent dans la zone de pH de 5 11 lpt b Le dichlore existe dans la zone de pH de 0 5 lpt c Il y a plus de 50 de HCIO dans la zone de pH de 2 3 7 8 2 pts d La zone optimale de pH est de 7 4 7 75 1 pt pour une zone de 7 7 5 lpt C 2 NaClO 2 NaCl O5 lpt 3 NaClO NaClO3 2 NaCl lpt D a L oxydant e
28. aq 8 91 x 10 mol dm ou mol L D 11 points Le sulfure d hydrog ne H2S aq est pr sent dans les eaux us es Pour d terminer la quantit de H2S aq pr sente dans un chantillon d eaux us es on en pr l ve 50 0 cm mL que l on fait r agir avec 50 0 mL d une solution de diiode 15 aq en exc s de concentration gale 5 00 x 10 mol dm mol L Lors de la r action H5S aq est oxyd en soufre S s et le diiode 15 aq r duit en ions iodure I aq Le dosage de la quantit de diode 15 aq en exc s n cessite 15 0 cm mL d une solution aqueuse de thiosulfate de sodium Na2S203 aq de concentration gale 1 00 x 10 mol dm mol L L ion S2037 aq est converti en S406 aq 1 Dans la r action d oxydor duction entre H S aq et L aq i crire et quilibrer pond rer la demi quation d oxydation ii crire et quilibrer pond rer la demi quation de r duction iii crire et quilibrer pond rer l quation globale de la r action d oxydor duction entre H25 aq et 12 aq 2 Dans la r action entre le diiode 15 aq en exc s et les ions thiosulfate S2037 aq i crire et quilibrer pond rer la demi quation d oxydation ii crire et quilibrer pond rer la demi quation de r duction iii crire et quilibrer pond rer l quation globale de la r action d oxydor duction entre le diiode 15 aq en exc s et les i
29. la r action entre le nitrite de sodium et le chlorure d hydroxylammonium 1 9 La solution aqueuse d acide nitreux HNO est instable et se d compose rapidement quand on la chauffe en subissant une r action de dismutation L oxyde d azote II ou monoxyde d azote est le seul produit gazeux de la d composition Ecrivez et quilibrez pond rez l quation de d composition de l acide nitreux en d taillant comme suit quation ionique correspondant la r action d oxydation quation ionique correspondant la r action de r duction 1 quation ionique correspondant la r action globale 1 Olympiade de chimie 2006 probl mes 8 A C Lg omms D rie Fedichem Bar me PROBL ME 3 25 points PRECIPITATION A PROPOS DE DEUX ELEMENTS ALCALINO TERREUX a Le magn sium est l un des l ments n cessaires au corps humain On le trouve principalement dans les muscles et dans les os mais aussi dans plusieurs types d enzymes Si les sels chlorure bromure sulfate nitrate de magn sium sont solubles dans l eau les ions Mg aq pr cipitent sous forme d hydroxyde de magn sium Mg OH s lorsque la concentration en ions OH aq d passe une certaine valeur Sachant que le produit de solubilit de l hydroxyde de magn sium est 5 61x10 mol L 236 Calculez la solubilit en g L de l hydroxyde de magn sium dans l eau pure 2 Quelest le p
30. ne par 100 g de solution dans les conditions normales de temp rature et de pression 0 101 375 Pa D Comment d signerait on la concentration de la solution k en pharmacie Olympiade de chimie 2005 probl mes 8 N d inscription mn 9 Fedichem A C Lg E y BRUXELLES Prayon Fedichem Bar me PROBL ME 4 20 points CHIMIE ORGANIQUE Les compos s cycliques et polycycliques Les hydrocarbures satur s cha ne ouverte ont pour formule mol culaire ChH2n 2 o n repr sente le nombre d atomes de carbone Ainsi l hexane normal C6H14 pour formule mol culaire Lorsque la chaine hydrocarbon e forme un cycle chaque fermeture de ce cycle utilise deux liaisons d atomes de carbone liaisons qui ne sont donc plus disponibles pour fixer deux atomes d hydrog ne Ainsi le cyclohexane qui poss de un cycle a pour formule mol culaire 2 On peut d montrer que chez un hydrocarbure satur de formule C H le nombre de cycles est donn par 2n 2 m nombre de cycles S Question Appliquez les consid rations ci dessus la d termination du nombre de cycles du norbornane d une part et du cubane d autre part H H N C C CH L hZ Be H HC cH T x Gren H4C CH Z 2 2 L c H Norbornane Cubane 1 2 R ponses Nombre de cycles du norbornane Nombre de cycles du cubane Olympiade de chimie 2005 probl mes 9
31. utilis c NaOH x V NaOH 9 87 x 10 mol L x 32 15 x 10 L 3 17 x 10 mol n HCI consomm n HCI utilis n HCI en exc s 2 000 x 10 3 17 x 10 mol 1 683 x 10 mol n NH3 n HCI consomm 1 683 x 10 mol n NO3 n NH3 chantillon 2 n NH chantillon 1 1 683 x 10 mol 1 593 x 10 mol 9 00x10 mol 3 Traitement de l chantillon 2 par ajout de chlorure de baryum n BaSO4 m BaSO4 _ 1 000 x 107 mol BaSO4 233 34 omg n S047 1 000 x 10 mol Ces donn es permettent de calculer les masses des trois sels d ammonium m NH4 2S04 n SO4 x M NH4 2S04 1 000 x 10 mol x 132 17 g met 1 322 x 10 g m NH4NO3 n NO x M NH4NO3 9 00 x 10 mol x 80 06 g mol 7 205 x 10 g Le bilan mati re sur les ions ammonium donne n NHA total n NH4CI 2 n NH4 2SO4 n NH4NO3 Seule la quantit de mati re en chlorure d ammonium n est pas connue on peut donc la calculer n NH4CI n NH4 total 2 n NH4 28O4 n NH4NO3 n NH4CI 1 593 x 10 2 x1 000 x 10 9 00 x 10 mol 1 483 x 10 mol m NHA4CI n NH4CI M NH4CI 1 483 x 102 mol 53 5 g mol 0 7934 g Masse totale de l chantillon m NACH m NH4NO3 m NH4 2S0O4 0 7934 g 7 205 x 10 g 1 322 x 1029 0 8787 g Les pourcentages massiques des trois sels d ammonium sont 0 7934 gx 100 NHACI SX 90 29 0 8787 g NH4NO3 E 8 20 a
32. Calculer la solubilit en g dm g 9 de l oxalate de calcium dans une solution aqueuse d oxalate de sodium c 0 10 mol dm mol L f Selon la r gle de Le Ch telier la solubilit de oxalate de calcium dans une solution aqueuse d oxalate de sodium doit elle tre sup rieure ou inf rieure sa solubilit dans l eau pure 25 C Justifier bri vement L acide oxalique H5C5O dont d rivent les ions oxalates est un acide faible g 25 la solubilit de l oxalate de calcium dans une solution de pH 7 est elle sup rieure ou inf rieure sa solubilit dans une solution de pH 2 Justifier bri vement PROBLEME 4 20 points CHIMIE ORGANIQUE Question 1 7 points Les pK de l eau et de l ac tyl ne sont respectivement de 15 74 et de 25 Lequel de ces deux compos s est il le plus acide 1 point L ion hydroxyde r agit il avec l ac tyl ne Expliquez bri vement 3 points H CEC H 07 gt H CZC H O H De m me peut on synth tiser le m thyllithium Li CH en faisant barboter du m thane dans une solution aqueuse de chlorure de lithium pK CH 60 Expliquez bri vement 3 points Question 2 13 points Quel est le nom des compos s suivants 2 points CH CH CH CH CH CH Repr sentez 3 points le trans 1 4 dim thylcyclohexane l thanol 1 le cyclohex ne Entourez le produit form lors de la r action suivante 1 point
33. La derni re feuille est une feuille de brouillon qui ne sera pas prise en consid ration pour l valuation A l issue de cette deuxi me preuve d aujourd hui les LAUREATS DE L OLYMPIADE NATIONALE seront connus C est apr s que commence parmi ces laur ats la s lection pour la grande aventure de l Olympiade internationale Cette s lection comporte diff rentes tapes 1 Vous recevrez vers le 10 mars un syllabus de motivation portant sur des mati res s lectionn es 2 une semaine de formation a l Universit de Li ge et dans les labos de IST Haute Ecole de la ville de Li ge b du 3 au 7 avril 2006 2 semaine des vacances de P ques i lelundi 7 avril test sur le syllabus de motivation ii le vendredi 7 avril test de laboratoire 3 un examen th orique a l Universit de Li ge b le mercredi 19 avril 2006 de 14 17 H A l issue de cette s lection les DEUX ELEVES FRANCOPHONES EN ROUTE POUR LA 38 OLYMPIADE INTERNATIONALE DE CHIMIE seront connus Cette preuve se d roule cette ann e en Cor e du Sud du 2 au 11 juillet prochain Pour ces deux tudiants une pr paration particuli re est programm e la fin du mois de juin Ces deux tudiants s engageront formellement participer l ensemble de la formation et au s jour en Cor e Nous esp rons bien s r vous revoir Li ge et en Cor e Les organisateurs de l Olympiade Francophone de Chimie 1 Avec le soutien de la Polit
34. NATIONALE seront connus C est apr s que commence parmi ces laur ats la s lection pour la grande aventure de l Olympiade internationale Cette s lection comporte diff rentes tapes 1 un test de motivation du 23 02 2005 au 23 03 2005 2 une semaine de formation a l Universit de Li ge et dans les labos de l IST Haute Ecole de la ville de Li ge b du 4 au 8 avril 2005 2 semaine des vacances de P ques 3 un examen th orique a l Universit de Li ge b le mercredi 13 avril 2005 de 14 17 H A l issue de cette s lection les DEUX ELEVES FRANCOPHONES EN ROUTE POUR LA 37 OLYMPIADE INTERNATIONALE DE CHIMIE seront connus Cette preuve se d roule cette ann e Taipei Taiwan du 16 au 25 juillet prochain Pour ces deux tudiants une pr paration particuli re est programm e dans les environs des 11 12 et 13 juillet Ces deux tudiants s engageront formellement participer l ensemble de la formation et au s jour Ta wan Nous esp rons bien s r vous revoir Li ge et Taiwan Les organisateurs de l Olympiade Francophone de Chimie 1 Avec le soutien de la Politique scientifique f d rale la Communaut Fran aise de Belgique la Communaut Germanophone de Belgique Solvay Le Soir UCB Pharma Prayon Rupel les Editions De Boeck Larcier Tondeur Fedichem Wallonie Fedichem Bruxelles le Fonds de Formation Employ s de l Industrie chimique Belgochlor Belgian She
35. appropri es avec mention du nombre d lectrons impliqu s DV Ke 2 z c Trouvez la quantit de mati re nombre de moles d ions 5203 aq n cessaires pour r agir avec 1 mole de dioxyg ne dissous en utilisant les quations chimiques pr sent es ci dessus d Calculez la quantit de mati re nombre de moles de dioxyg ne dissous dans 25 0 mL d eau naturelle e Calculez la concentration en mol L de dioxyg ne dissous dans l chantillon d eau naturelle f Exprimez en ppm la quantit de dioxyg ne dissous dans cette eau naturelle NB 1 ppm partie par million 1 mg aq par litre de solution g Calculez le volume en mL de dioxyg ne dissous dans 1 00 L de cette eau naturelle dans les conditions normales de temp rature et de pression 0 C sous une pression de 1 atm 101300 Pa Olympiade de chimie 2006 probl mes 4 A C Lg D rie Prayon Fedichem Bar me PROBL ME 3 25 points Dosage de l eau de mer Un chantillon d eau de mer a t analys Il tait suppos contenir du chlorure de sodium du chlorure de magn sium du sulfate de sodium et du chlorure de calcium et aucun autre compos ionique On a d termin les concentrations des diff rents ions comme suit A la concentration des ions chlorure a t d termin e par titrage au moyen des ions argent avec pr cipitation du chlorure d argent On a dilu 100 mL d eau de mer 1 00 L d
36. aq BaSO4 s ou NH4 2S04 aq BaClo aq BaSO4 s 2 NH4CI aq d Calcul de la masse et du pourcentage en masse de chacun des trois sels d ammonium dans l chantillon de d part 1 Traitement de l chantillon 1 par titrage du chlorure d hydrog ne HCI en exc s n HCI utilis c HCI x V HCI 2 000 x 10 mol L x 100 0 x 10 L 2 000 x 10 mol n NaOH utilis c NaOH x V NaOH 9 87 x 10 mol L x 41 2 x 10 1 4 07 x 10 mol n HCI en exc s n NaOH utilis 4 07 x 10 mol n HCI consomm n HCI utilis n HCI en exc s 2 000 x 102 4 07 10 mol 1 593 x 10 mol Quantit de mati re d ammoniac NH3 ayant r agi avec le chlorure d hydrog ne n NH3 n HCI consomm 1 593 x 10 mol n NH4 total 21 593 x 10 mol 2 Traitement de l chantillon 2 par titrage du chlorure d hydrog ne HCI en exc s L ammoniac recueilli dans HCI a deux origines il peut provenir de la r duction des ions NO3 par le zinc et de la r action des ions NH4 avec NaOH car puisqu on se trouve en milieu fortement basique les ions NH4 pr sents dans la solution sont galement neutralis s et forment NH3 g cfr quations dans le point a ci dessus 1 The XXXV Chemistry Olympiad in Hungary National Finals 1996 et Norway Chemistry Olympiad Final Qualification Test 1999 n HCI utilis c HCI x V HCI 2 000 x 10 mol L x 100 0 x 10 L 2 000 x 10 mol n HCI en exc s n NaOH
37. base et celle de son acide conjugu dans le plasma sanguin sachant que celui ci est tamponn un pH de 7 4 C On pr pare une solution aqueuse satur e de novocaine en dissolvant 1 00 g de novocaine dans 100 mL de solution Calculez la concentration de cette solution satur e d On neutralise compl tement les 100 mL de la solution pr c dente par l addition d une solution aqueuse de chlorure d hydrog ne acide chlorhydrique c 2 00 10 1 mol L o Ecrivez l quation de la r action p Quel est le volume de la solution d acide chlorhydrique n cessaire pour op rer la neutralisation de la solution de novocaine y R pertoriez toutes les esp ces pr sentes dans la solution au point d quivalence 6 Quel est le caract re acide base de la solution au point quivalent e Que vaudrait le pH de la solution apr s addition de 10 6 mL de la solution aqueuse d acide chlorhydrique c 2 00 x 10 1 mol L B A ce moment quelles sont les esp ces pr sentes dans la solution y Quelle serait la variation de pH si la solution obtenue on ajoutait 5 0 mL d eau PROBL ME 3 25 points CHIMIE ORGANIQUE On appelle saponification l hydrolyse d un ester par une base Cette r action donne lieu la formation d un alcool et d un sel de l des acide s carboxylique s correspondant s Les huiles et les graisses alimentaires sont pour l essentiel constitu es de triglyc rides Il s agit de mol cules de structure g n rale
38. d eau de mer on obtient donc 6 n BaSO4 0 630 g 233 4 g mol 2 70 x 10 mol form s partir de 2 70 x 10 mol d ions SO Dans un litre il y aura donc c 8047 10 x 2 70 x 10 2 70 x 10 mol L C n EDTA 0 0109 x 27 5 1000 3 00 x 10 n Mg Ca 3 00 10 dans 25 mL d eau de mer dilu e soit une concentration 7 globale de c Mg2t Ca2 3 00 x 10 25 x 1000 1 2 x 102 Pour la solution initiale d eau de mer 4 fois plus concentr e la concentration vaut donc c Mg Ca 4 x 1 2 x 102 4 8 x 10 mol L Olympiade de chimie 2006 probl mes 10 gh P fe dichem N d inscription b 9 prayon Fedichem Bar me PROBLEME 4 25 points CHIMIE ORGANIQUE A La formule d velopp e ou semi d velopp e de chacun des produits A B C D et E est reprise dans la figure ci dessous OH H O pH 3 ues 4 R 2 24 K Cr O Q P d Y P C 2 EtONa OU Et Ethyle CH E Br oer EtONa Ethoxyde de sodium D 2 9 H 0 Q NH _ NH Me OH 3 m o 4 E B La r action pond r e quilibr e qui se d roule entre l thanol et le sodium m tallique s crit 4 EtOH Na gt Na EtO H 1 Cette r action est une oxydo r duction L eau r agit tr s facilement et de mani re plut t violente avec le sodium m tallique pour produire de l hydroxyde de sodium et de l hydrog ne selon la r action d oxydo r duction suivante 2 H O
39. ducteur car le mangan se qui passe du nombre d oxydation VII II doit tre r duit 6x1 5 points c Les quations quilibr es pond r es correspondant aux demi r actions et aux r actions globales spontan es sont T 2 aq 2 e lt 7 2HO MnO 8H ag 5e Mn aq Op 2 aq 2e H O 2 MnO aq 5 aq 6 aq gt 50 g 2 aq 8 H O l 2 Mn aq 5 aq 2 MnO aq 5 H5O 6 aq 2 aq O 2 Ha 3 points d Le sch ma du montage exp rimental pour doser l chantillon de l eau oxyg n e analyser est T Burette gradu e avec la solution de Erlenmeyer avec la solution de HO titrer en Barreau magn tique Agitateur magn tique 2 points e Le terme du titrage s observe quand la solution incolore dans l erlenmeyer devient l g rement violette A C Lg Olympiade francophone de chimie 2001 282 4 points f La concentration molaire en peroxyde d hydrog ne est gale 45 2 mLx0 0200 5 250 mL 1000 mL 1000 mL 2 25 0mL 25 0 mL 2 points g La concentration massique en peroxyde d hydrog ne est gale 0 904 mol L x 34 02 g mol 30 75 g L 0 904 mol L 2 points h Le volume de dioxyg ne d gag si on d compose 1 00 litre de cette eau oxyg n e peut tre calcul comme suit 2 H 0 aq 2 H2O 1 litre d eau oxyg n e donne donc 0 904 2
40. exacte Les mol cules L et M sont elles a identiques b isom res ou c ni l un ni l autre identiques isom res ni l un ni l autre Les mol cules L et M sont elles superposables Entourer la r ponse exacte Partie 15 points 5 pts a ac tone m thanol ph nol pentane 2 4 dione acide ac tique z ro point s il y a la moindre inversion A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2002 11 3 pts b CH3 COOH CH3 COCH2CH3 C Yon Reagiront presque totalement avec OH NaOH les compos s dont le pK est nettement plus petit que 15 74 2 pts CH3 COOH NaOH CH3 COO Nat H20 5 pts d La r action consid r e est CH3OH CH30 H2CO3 1 pour laquelle la constante d quilibre s crit K ICH 0 H CO 31 4 2 ed CH OH HCOj D autre part on a CHO IH 40 H20 CH3O H30 avec K Ps a Le A 10715 5 3 CH OH HCO H O H2CO3 2 HCO3 H30 avec K 23 10 6 37 4 a H5CO On voit que 2 Ka 10 15 5 10 6 37 _ g 9 13 Cette valeur est tr s petite donc la r action 1 est pratiquement nulle vers la droite A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2002 12 i OLYMPIADE FRANCOPHONE DE CHIMIE 20031 gt par R CAHAY A CORNELIS A DEMONCEAU J FURNEMONT R HULS M HUSQUINET PETIT G KROONEN JENNES R MOUTON LEJEUNE J C WEHREN
41. ions calcium et non de calcium m tallique A C Lg Olympiade francophone de chimie 2004 probl mes 3 N B H20 peut s crire aq ou H2CO4 v 10 points Pour mod liser l apport de coquilles d escargots l eau des brom lias on pr l ve 1 0 cm mL d eau pure dans laquelle on dissout du dioxyde de carbone g jusqu ce que le pH de la solution atteigne 5 4 On ajoute ensuite du carbonate de calcium solide CaCO3 s D s lors il apparait deux nouveaux quilibres dans la solution aq CO3 aq Hat 2HCO4 ag K2 9 6 x 10 2 gt Ca aq CO3 aq K3 4 0 x 10 3 iv Que vaut la concentration en ions carbonate cos aq dans la solution avant l addition de carbonate de calcium v Le pH passe de 5 4 6 4 suite l addition de carbonate de calcium CaCO3 s co Comparer le rapport pH 5 4 et pH 6 4 et discuter p pp p p A C Lg Olympiade francophone de chimie 2004 probl mes 4 PROBL ME 3 25 points La nicotine B est une base bifonctionnelle elle peut capter successivement deux protons pour former les acides conjugu s HB et HB HB pK 6 15 pK 7 85 HB H HB pK 10 85 pK 73 15 CY O P v N CH N H CH B HB Question 1 4 points On envisage le titrage de la nicotine par le chlorure d hydrog ne HCI En utilisant les formu
42. le nom des compos s suivants 2 points CH CH CH CH CH CH le 3 m thylpent 1 ene Br Br c c le cis 1 2 dibromocyclopropane ZA ZA H CH H Repr sentez 3 points le trans 1 4 dibromocyclohexane Br SS Dr e Br l thanol ou CH3CH OH le cyclohex ne Q Entourez le produit form lors de la r action suivante 1 point CH H CH H CH H BrCH H CH H C G ou C c ou ou H C C Br CH Br CH H CH H Compl tez 4 point A C Lg Olympiade francophone de chimie 2003 13 HO CH CH CH CH H gt HO CH CH CH CH OH emen HO gt ie CH Quelles sont les fonctions suivantes 3 points d acide carboxylique R C O H amide R C NH amine R NH A C Lg Olympiade francophone de chimie 2003 14 I OLYMPIADE FRANCOPHONE DE CHIMIE 2004 gt Solutions par A DEMONCEAU R CAHAY A CORNELIS J FURNEMONT R HULS M HUSQUINET PETIT G KROONEN JENNES L MERCINY R MOUTON LEJEUNE DEUXI ME PREUVE PROBL MES PROBL ME 1 30 points CHIMIE G N RALE ST CHIOM TRIE pH R DOX A 2 points Les coquilles d ufs sont form es principalement de carbonate de calcium elles contiennent aussi d autres sels et de la mati re organique Un laboratoire a la t che de d terminer le pourcentage de carbonate de calcium dans des coquilles d ufs Pour ce faire un exc s d une solution aqueuse de chlorure d hydr
43. ne modifie pas la quantit de peroxyde d hydrog ne doser pr sente dans l erlenmeyer R ponse g 4 points Dans une prise d essai de 25 mL on a n MnO4 7187 x 10 Lx 1 00 x 10 molL 1 87 x 10 mol A A n H202 5 2x1 87x10 24 675 x 10 mol Dans 100 mL on a 4 675 x 10 x 4 1 87 x 10 mol Comme on a obtenu ces 100 mL en amenant 1 L 2 00 mL de la solution initiale 1 L de cette solution contient 1 87 x 16 x 50 0 935 mol La concentration de la solution titrer est donc de 0 935 mol D Compte tenu de la stoechiom trie de la r action de titrage donn e dans l nonc le calcul de la concentration de la solution dilu e de peroxyde d hydrog ne peut aussi se faire sur base de la relation VEO x 2 x CH0 ni VKMnO x 5 x CKMnO4 25 x 2 x CH O 18 7 x 5 x 0 01 d o 0 0187 mol L Pour pr parer cette solution destin e au titrage on a dilu 50 fois la solution concentr e La concentration de cette derni re vaut donc 0 935 mol L R ponse h 2 points Dans 100 mL ou 1 10 L de la solution initiale d eau oxyg n e il y a 0 935 10 0 0935 mol de H202 masse molaire 34 02 g mol soit 0 0935 x 34 02 3 18 g R ponse i 1 point D apr s la r action de titrage donn e dans l nonc le milieu doit tre acide pr sence de protons H aq R ponse j 2 point 2 H202 aq gt 2 H20 1 O2 g R ponse k 3 point Dans 1 litre de solution de peroxyde d hydrog ne 3 g
44. o H30 10 10 mol L et OH 10 10 105 107 10 mol L la concentration en mol cules d eau qui ne varie pas sensiblement lors du titrage est gale 1000 18 015 55 5 mol L au terme du titrage le volume est pass de 20 mL 34 5 mL d La courbe de neutralisation de la solution S par HCI est donn e ci dessous 12 10 nm HRE UNE 4 0 5 10 15 20 Volume mL La concentration de la solution So d duite du titrage vaut 0 0063 x 0 0345 x 1000 0 02 10 86 mol L ou mieux 0 0145 x 0 015 x 1000 0 02 2 10 87 mol L terme du titrage 14 5 mL soit un peu plus que la valeur obtenue en I e Les indicateurs qui pourrait tre utilis s pour r aliser ce titrage sont le m thylorange et le bleu de bromothymol Leurs couleurs avant et apr s le terme du titrage sont jaune et orange rouge pour le m thylorange bleu et jaune pour le bleu de bromothymol Olympiade de chimie 2006 probl mes 15 D rie SES Fedichem Bar me R ponse PROBL ME 2 25 points REDOX ST CHIOM TRIE A PROPOS DE DIVERS COMPOSES DE L AZOTE 10 Dans la r action de titrage des ions nitrite par les ions permanganate a le nombre d oxydation du mangan se dans l ion permanganate est 7 celui de l azote dans l ion nitrite est 3 b l quation ionique correspondant la r action d oxydation s crit NO
45. on doit avoir Ka x Kp 10 14 donc Kp pour CH3 COO vaut 10 14 10 474 109 26 La constante d quilibre vaut donc 10 9 26 HCI est un acide fort dans l eau sa force est celle de H3O la r action H30 OH gt H20 H20 1 est l inverse de l quilibre de basicit de H20 base conjugu e de H3O comme K x Kp 10 14 H20 H30 10 14 H50 10 14 55 10 14 101 74 10 15 74 et la constante d quilibre pour la r action 1 est 1 1015 74 55 est la concentration molaire H20 de l eau pure d A HoO H30 CH3 COOH H20 H30 CH3 COO K CI C H20 H3O CH3 COO K CI e M lange tampon CH3 COOH CH3 COO entre 10 et 22 mL de KOH ajout s f Pour bien observer les deux virages points B et D on peut proc der deux titrages s par s 1 en pr sence d h lianthine rouge gt jaune en B 2 en pr sence de ph nolphtal ine incolore magenta en D On pourrait aussi faire un seul titrage en pr sence d un m lange de deux indicateurs h lianthine et amp naphtolphtal ine par exemple On aurait au point B un virage du rouge au jaune h lianthine la solution reste jaune jusqu en D le jaune se m lange au bleu vert de 1 o naphtolphtal ine ce qui donne un virage au vert A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2002 9 PROBLEME 3 20 points 3pts 1 CH3 COOPb s amp 2 CH3 COO aq Pb2
46. propos des coquilles d ufs Formuler cette hypoth se C 6 points D s que des ufs commencent pourrir il y a formation d un gaz malodorant le sulfure d hydrog ne HS g Le sulfure d hydrog ne se comporte comme un acide faible en solution aqueuse Avec le soutien de la Politique scientifique f d rale la Communaut Fran aise de Belgique la Communaut Germanophone de Belgique Solvay Le Soir UCB Pharma Prayon Rupel les Editions De Boeck Larcier Tondeur Walchim Bruchim le Fonds de Formation de l Industrie chimique Belgochlor Belgian Shell la Soci t Royale de Chimie l Association des Scientifiques sortis de l Universit libre de Bruxelles AScBr l Association des Chimistes sortis de l Universit catholique de Louvain ACL et le Centre de Didactique des Sciences de l Universit de Mons Hainaut Question A3 du Baccalaur at europ en 2003 A C Lg Olympiade francophone de chimie 2004 probl mes 1 Ecrire les deux quations d ionisation successives du sulfure d hydrog ne en solution D aqueuse ii Parmi les esp ces figurant dans ces quations laquelle peut r agir comme particule amphiprotique amphot re ampholyte dans l eau Justifier votre r ponse iii Sachant que le pH d une solution de sulfure d hydrog ne H5S aq est de 5 5 calculer la concentration molaire du sulfure d hydrog ne en ne consid rant que la premi re dissociation de H5S aq On donne H5S
47. que la r action est compl te quantitative e D terminer les variations de masse des lectrodes la fin du fonctionnement de la pile On donne les valeurs des potentiels standard des deux couples E Ag Ag 0 80 V E Zn Zn 0 76 V Olympiade de chimie 2005 probl mes B N d inscription 7 LS Fedichem p A C Lg 4 F gt BRUXELLES msg pRayon Fedichem Bar me PROBL ME 3 25 points CHIMIE G N RALE STCECHIOM TRIE Le peroxyde d hydrog ne ou eau oxyg n e H2O est un liquide incolore fr quemment employ en solution aqueuse comme agent oxydant Il sert en coiffure la d coloration des cheveux et sert galement d agent bact ricide antiseptique c est aussi un agent de blanchiment Pour d terminer la concentration d une solution aqueuse dilu e de peroxyde d hydrog ne on la titre par une solution aqueuse de permanganate de potassium KMnO4 aq en milieu acide L quation pond r e quilibr e de la r action est 2 MnO4 aq 5 H20 aq 6 H gt 2 Mn aq 8 H20 1 5 g Au terme du titrage la coloration violette due aux ions permanganate disparait et la solution devient incolore Le titrage On pr l ve 2 00 mL cm de la solution initiale de peroxyde d hydrog ne que l on dilue avec de l eau d sionis e jusqu un volume de 100 0 mL On pr l ve ensuite 25 mL de la nouvelle solution obtenue et l on y ajoute 10 mL d une solution aqueuse d acide sulf
48. trait par un exc s d une solution aqueuse de chlorure de baryum La masse du pr cipit apr s filtration et s chage est de 0 02334 g a crivez toutes les quations correspondant aux r actions chimiques se d roulant dans le traitement de l chantillon 1 b quilibrez pond rez l quation correspondant la r action se passant entre les ions nitrate et le zinc m tallique dans le traitement du deuxi me chantillon c quilibrez pond rez l quation correspondant la r action se passant lors du traitement du troisi me chantillon d Calculez la masse et le pourcentage en masse de chacun des trois sels d ammonium dans l chantillon de d part 18 cfr The XXXV Chemistry Olympiad in Hungary National Finals 1996 et Norway Chemistry Olympiad Final Qualification Test 1999 A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2000 15 PROBL ME 2 25 points pH La novocaine utilis e comme anesth sique local en dentisterie est une base faible r pondant la formule d HN y C 0 CH CH N CH2 CH3 2 que nous symboliserons par R N R 2 et dont la masse molaire est de 236 g mol 1 Le couple acide base de la novocaine est caract ris par un pKa gal 8 96 a crivez l quation de la r action qui se produit lorsqu on dissout la novocaine dans l eau b Lorsque la novocaine est inject e un patient une fraction du produit diffuse dans le plasma sanguin Quel est le rapport entre la concentration de la
49. un peu de dioxyde de carbone atmosph rique a Sachant que la dissolution du dioxyde de carbone est repr sent e par l quation CO aq 2 HxO gt HCO aq Hat ag 1 quel est le caract re acido basique de l eau de pluie neutre acide basique Entourer la bonne r ponse Justifier bri vement b Les micro organismes pr sents dans l eau de pluie recueillie dans les brom lias produisent en respirant du dioxyde de carbone Lorsque des micro organismes enrichissent cette eau de pluie en CO le pH de cette eau de pluie ne change pas augmente diminue Entourer la bonne r ponse Justifier bri vement c On admet qu il y a 1 0 cm mL d eau de pluie dans un brom lia et que son pH est de 5 4 Pourquoi peut on crire que HCO3 aq H3O aq dans cette solution d Lorsque l quilibre est atteint calculer dans 1 0 cm mL d eau de pluie la quantit de mati re nombre de moles 1 d ions hydrog nocarbonate n HCO3 aq ii de dioxyde de carbone en solution CO aq iii de dioxyde de carbone CO g qui s est dissoute CO total La constante d acidit du couple H20 CO2 vaut 4 5 x 107 mol dm ou mol L Inspir d un probl me de l ouvrage de J F LE MAR CHAL Chimie Terminale S Paris Hatier Micromega p 145 2002 le texte entre guillemets vient d un article de Sciences et Avenir Juillet 1999 s agit videmment d
50. 0 A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2002 4 PROBLEME 4 30 points CHIMIE ORGANIQUE Premi re partie 15 points Soient les mol cules A I CH CH 7 CH CH CH CH S CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH oH ch H C CH CH on CH F CH CH CH CH Les mol cules suivantes sont elles a identiques b isom res ou c ni l un ni l autre Cocher la case ad quate A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2002 5 Les deux mol cules J et K sont appel es trans 1 2 dim thylcyclopropanes CH CH CH CH CH CH cH cH CH J K Les mol cules suivantes sont elles a identiques b isom res ou c ni l un ni l autre Cocher la case ad quate identiques isom res ni l un ni l autre B et J Sak 0 5 L Ne c Y d Les mol cules J et K sont elles superposables Entourer la r ponse exacte oui non Les deux mol cules L et M sont appel es cis 1 2 dim thylcyclopropanes CH CH N CH CH CH CH X CH T CH CH L M Les mol cules L et M sont elles a identiques b isom res ou c ni l un ni l autre Cocher la case ad quate identiques isom res ni l un ni l autre Lan J Les mol cules L et M sont elles superposables Entourer la r ponse exacte oui non A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2002 6 Deuxi me partie 15 points a b c d
51. 867 mol L 1 1 pH 7 2 pK 2 log Chase 7 1 2 4 2 log 0 867 9 07 R ponse 2b 2 points Apr s addition de chlorure d hydrog ne le pH atteint tant de 4 2 les concentrations en H3O et OH valent H3O 10 42 6 3 x 10 5 mol L OH 10 14 10 42 10 9 8 1 585 x 10 10 mol L R ponse 2c 2 points C amp HsCO gt H30 C HsCO H Hat R ponse 2d 4 points Le pH atteint tant gal au pK du couple acide base les concentrations en base conjugu e C amp H CO et en acide conjugu CgH5CO2H sont donc gale et C6H CO77 C6H CO2H 2 points Le pr cipit observ est de l acide benzo que car sa solubilit est tr s inf rieure celle du benzoate de sodium 3 4 g L au lieu de 625 g L PROBLEME 2 25 points R dox Stoechiom tie a 10 points sens de d placement des lectronsf gt ZnSO aq AgNO aq ou Zi aq ou Ag aq b 3x2 points Equation correspondant la r action d oxydation 2 Zn s gt Zn aq 2e Equation correspondant la r action de r duction 2 Ag e gt 5 x2 Equation correspondant la r action globale de fonctionnement de la pile 2Ag ag Zn s 2 g s Zn ag c Q points Le sens de d placement des lectrons du zinc vers l argent est indiqu sur le sch ma d 4 points Concentrations des solutions en ions Ag et en Zn la fin du fonctionnement de la pile en cons
52. 9 0 pH 8 2 7 3 44 3 6 3 2 3 0 2 8 2 7 a Faites un sch ma avec l gende du dispositif de titrage b Ecrivez et quilibrez pond rez l quation de la r action de titrage c Quelles sont les esp ces pr sentes au terme du titrage Que valent leurs concentrations respectives Olympiade de chimie 2006 probl mes 4 N d inscription Fedichem 4 P wwe PRAYON f VA indiquez clairement les chelles des axes ainsi que les l gendes de ceux ci et d duisez en la concentration c de la solution puis celle de la solution So VR urh k 4 A C Lg d Tracez le graphe pH Comparez la concentration obtenue pour la solution So avec la valeur obtenue en I 5 Olympiade de chimie 2006 probl mes Prayon Fedichem N d inscription 4 C A D eee e Parmi les indicateurs color s figurant ci apr s choisissez un indicateur qui pourrait tre utilis pour r aliser ce titrage et justifiez Quelle sera la couleur de l indicateur avant et apr s le terme du titrage Indicateur color Couleur et zone de virage de l indicateur en unit s de pH vert de m thyle jaune 0 2 gt 1 8 bleu m thylorange rouge lt 3 2 gt 4 4 jaune bleu de bromothymol jaune lt 6 gt 7 6 bleu ph nolphtal ine incolore lt 8 2 gt 10 rose thymolphtal ine incolore lt 9 4 gt 10 6 bleu Olympiade de chimie 2006 probl mes 6 A C Lg P D Fedich
53. H d une solution aqueuse satur e en hydroxyde de magn sium 3 La solubilit de l hydroxyde de magn sium sera t elle inf rieure ou sup rieure dans une solution aqueuse pH 9 4 Calculez la solubilit de l hydroxyde de magn sium dans une solution aqueuse pHz9 b L l ment calcium est un constituant essentiel des os et des dents Dans la nature on trouve le calcium sous forme de calcaire ou carbonate de calcium CaCO3 5 Sachant que chauff au del de 500 C le calcaire se transforme en oxyde de calcium crivez l quation chimique pond r e de cette r action c Le lait est une source de calcium et de magn sium Les ions de ces deux l ments forment des ions complexes avec l EDTA ce que l on peut repr senter par l quation Ca EDTA aq gt CaEDTA aq Mg ag EDTA aq gt MgEDTA aq On peut d terminer la teneur en ions calcium et magn sium dans le lait par titrage au moyen d une solution aqueuse d EDTA en pr sence d un indicateur color en milieu tamponn pH 9 5 Olympiade de chimie 2006 probl mes 9 D rie Prayon Fedichem 4x3 Ainsi si on traite un chantillon de 10 16 g de lait il faut ajouter 12 50 mL d une solution d EDTA 0 0400 mol L pour titrer l chantillon Pour doser les ions calcium seuls on pr cipite les ions magn sium sous forme d hydroxyde de magn sium en ajoutant une solution d hydroxyde de potassium pui
54. Un becher Un erlenmeyer Une prouvette Un ballon jaug ou vase de Berlin ou flacon conique gradu e e Pourquoi n ajoute t on pas d indicateur color dans ce titrage f Pourquoi peut on se permettre d ajouter environ 100 mL d eau la solution dilu e de peroxyde d hydrog ne avant de commencer le titrage g Calculer la concentration de la solution de peroxyde d hydrog ne de d part h Calculer la masse de peroxyde d hydrog ne contenue dans 100 g de la solution initiale i Pourquoi ajoute t on de l acide sulfurique la solution avant son titrage A temp rature ambiante et sous la pression atmosph rique normale l eau oxyg n e se d compose lentement selon l quation non pond r e non quilibr e H2072 aq gt H20 1 g j Pond rer quilibrer l quation ci dessus Olympiade de chimie 2005 probl mes N d inscription A Fedichem P A C Lg E e BRUXELLES rayon Fedichem En pharmacie on vend de l eau oxyg n e en solution dilu e stabilis e par de faibles additions de produits comme l acide borique Cette solution est couramment appel e eau oxyg n e 10 volumes ce qui signifie que 1 0 litre de solution est capable de d gager 10 0 litres de gaz dioxyg ne dans les conditions normales de temp rature et de pression 0 C 101 375 Pa k Calculer le volume d gag par 1 0 litre d une solution renfermant 3 00 g de peroxyde d hydrog
55. a 15 2 1 Ces diff rentes esp ces sont tr s peu voire pas du tout solubles dans l eau sous leur forme neutre Par contre les bases conjugu es de ces mol cules sont totalement solubles dans l eau Ecrivez les formules de structure de ces bases conjugu es 2 Que se passera t il si l on place chacune de ces trois esp ces a dans un becher contenant une solution aqueuse pH 1 8 b dans un becher contenant une solution aqueuse pH 13 Expliquez votre raisonnement 3 votre avis est il possible de dissoudre totalement l alcool benzylique dans l eau Expliquez Olympiade de chimie 2006 probl mes 12 N d inscription P 9 Fedichem di Prayon Fedichem Bar me D En g n ral la temp rature d bullition d un liquide est directement proportionnelle sa masse mol culaire Expliquez pourquoi l ac tate d thyle M 88 g mol a une temp rature d bullition voisine de 77 C alors que l acide ac tique M 60 g mol pr sente une temp rature d bullition voisine de 118 C Q Q X H A CH5 HC o o acide ac tique ac tate d thyle Olympiade de chimie 2006 probl mes 13 D rie NA rayon Fedichem OLYMPIADE FRANCOPHONE DE CHIMIE 2006 SOLUTIONS PROBLEMES NIVEAU II l ves de 6 me Litre L et dm repr sentent la m me unit de volume Toutes les unit s ont t donn es en L Bar me R ponse PROBL ME 1
56. a concentration molaire en disulfure d hydrog ne dans l eau contamin e iv Quel tait le pourcentage en masse de sulfure d hydrog ne dans l chantillon Supposez que la masse volumiquer de l eau pollu e est la m me que celle de l eau pure A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2001 6 me ann e Premi re preuve 15 N d inscription A C Lg PROBL ME 2 25 points pH 6 La qualit de l eau d une piscine d pend notamment de son pH qui doit se situer entre 7 0 et 7 6 On trouve dans le commerce des produits qui permettent d ajuster le pH L tiquette d un de ces produits indique Granul s de sulfate acide hydrog nosulfate de sodium 90 9o en masse Pour baisser le pH de 0 1 unit il faut ajouter 500 g de granul s 50 m d eau L hydrog nosulfate de sodium encore appel sulfate acide de sodium de formule NaHSO4 est un solide ionique qui se dissocie totalement dans l eau On trouve dans les tables les donn es suivantes HSO47 SO42 2 0 25 C H20 OH 15 74 25 C H30 H20 1 74 25 1 crivez l quation traduisant le ph nom ne de dissolution de l hydrog nosulfate dans l eau pure 2 a crivez l quation bilan correspondant la r action des ions hydrog nosulfate avec l eau b Pr cisez les couples acide base qui interviennent dans cette r action c Donnez l expression et la valeur de la constante de r action relati
57. a solution S de benzoate 2 b Quelles sont les valeurs des concentrations H30 et OH apr s addition de la solution aqueuse de chlorure d hydrog ne 2 c Ecrire l quation de la r action chimique responsable de la diminution du pH 2 d A pH 4 2 quel est le rapport des concentrations en acide benzoique et en ions benzoate 4 En d duire la nature du pr cipit et interpr ter la formation de ce dernier 2 Olympiade de chimie 2005 probl mes 4 N d i iption e P Fedichem HR 69 BRUXELLES PRAYON Bar me 10 PROBLEME 2 25 points REDOX ST CHIOM TRIE On r alise une pile Zn Zn Ag Ag en utilisant 200 mL cm d une solution de sulfate de zinc II de concentration 0 10 mol L 200 mL d une solution de nitrate d argent de concentration 0 10 mol L une lectrode de zinc et une lectrode d argent L lectrode de zinc est une tige de masse 1 0 g dont la moiti plonge dans la solution de sulfate de zinc a Faire un sch ma de la pile ainsi r alis e b Noter l quation correspondant la r action d oxydation l quation correspondant la r action de r duction l quation correspondant la r action globale de fonctionnement de la pile c Sur le sch ma noter le sens de d placement des lectrons z 2d d D terminer les concentrations des solutions en Ag et en Zn la fin du fonctionnement de la pile Consid rer
58. a solution aqueuse d acide chlorhydrique c 2 00 10 1 mol L on peut calculer le pH comme suit n HCI dans 10 6 mL cucix Vaci 2 00 x 10 mol L x 10 6 x 10 L 2 12 x 10 mol n R N R 2 consomm e 2 12 x 10 mol n R NH R 2 form e 2 124 x 10 mol n R N R 2 restante 4 24 x 10 2 12 x 10 2 12 x 10 mol d n R NH R H pK log 2 pK log 7 pK log did d dul n V np 9 n R N R 3 8 96 log 212 X 10 8 96 2 12x 10 p Les esp ces pr sentes dans la solution sont R N R 2 DNH Pa CI et H20 y Il n y a pas de variation du pH si on ajoute de l eau car on a affaire une solution tampon PROBL ME 3 25 points CHIMIE ORGANIQUE a Les fonctions chimiques apparentes dans la O formule g n rale 1 sont trois fonctions ester C Z i R b L quation correspondant la r action de saponification de par KOH est ai CH4 0 C R CH4 OH R C O 29 Z CH O C R 3KOH aq gt gt CH OH R C 0O 3K 7 ao CH O C R CH OH R C O c Les fonctions chimiques autres que celles cit es en a pr sentes dans les compos s organiques qui interviennent dans la r action b sont Propane 1 2 3 triol ou glyc rol P OH CH OH CH Ce OH Anions carboxylate Z ou sels d acides carboxyliques d Les mol cules de triglyc ride ne sont pas polaires cause
59. aible 1 1 pH log cacide is Ka dos Cacide pH 14 log cbase pH 7 pK 7 log Chase 2 2 2 2 gt Chase M lange tampon pH pKa log Cacide A 25 C Kw bo F 10x10 14 Olympiade de chimie 2006 probl mes 2 D rie Nee A C Lg k Prayon Fedichem ene Solutions Litre L et dm repr sentent la m me unit de volume Toutes les unit s ont t donn es en L Bar me PROBLEME 1 24 points ACIDES BASES pH On dissout dans l eau 0 661g d un acide organique monoprotique que l on peut repr senter par HA pour obtenir 50 0 mL d une solution A On titre cette solution au moyen d une solution standardis e d hydroxyde de sodium NaOH de concentration gale 0 125 mol L Lorsqu on ajoute 25 0 mL de la solution standardis e d hydroxyde de sodium dans la solution A on mesure un pH de 4 68 Lorsqu on ajoute 60 0 mL de la solution standardis e d hydroxyde de sodium dans la solution A on atteint le point d quivalence a Ecrivez l quation mol culaire de neutralisation de l acide organique 4 b Calculez la masse molaire de l acide HA 4 c Ecrivez une formule semi d velopp e de cet acide en sachant qu il s agit d un acide aliphatique satur 4 d Calculez la constante d acidit de l acide organique 6 e Calculez la valeur du pH au point d quivalence 6 Olympiade de chimie 2006 probl mes 3 A C Lg N d inscription 4 C N D eee
60. ans un ballon jaug On a ensuite pr lev 15 0 mL de la solution dilu e et il a fallu 6 85 mL d une solution de nitrate d argent c 0 100 mol L a Ecrivez l quation correspondant la r action entre les ions chlorure et les ions argent donnant lieu la formation de chlorure d argent b Calculez la concentration des ions chlorure dans l eau de mer B La concentration des ions sulfate a t d termin e par pr cipitation du sulfate de baryum On a ajout un exc s d une solution aqueuse de nitrate de baryum 100 mL d eau de mer On suppose que tous les ions sulfate ont t pr cipit s sous forme de sulfate de baryum On a filtr lav s ch et pes le pr cipit On a obtenu une masse de 0 630 g a Ecrivez l quation correspondant la r action entre les ions sulfate et les ions baryum donnant lieu la formation de sulfate de baryum b Calculez la concentration des ions sulfate dans l eau de mer C Les concentrations des ions calcium et magn sium ont t d termin es par titrage avec une solution de sel disodique de l EDTA Na H Y de concentration gale 0 0109 mol L Pour ce faire on a transf r 25 0 mL d eau de mer dans un ballon jaug de 100 mL et on a ajout de l eau d sionis e jusqu au trait de jauge On a pr lev 25 0 mL de la solution dilu e et il a fallu 27 5 mL de la solution de Na H5Y pour la titrer On peut sch matiser l quation de la r action entre Na H5Y que l on
61. aq 4 8 x 10 20 mol L 3 Mn aq 2 OH aq Mn OH 2 s avec Kps Mn OH 2 Mn aq aq 2 0 x 10 13 mol L 3 b Comme les expressions des produits de solubilit sont identiques et que la valeur du produit de solubilit de Cu OH 2 est plus petite c est ce dernier qui pr cipitera le premier C Le pH amor ant la pr cipitation du premier hydroxyde Cu OH 2 peut tre calcul comme suit Kps Cu OH 2 Cu aq OH aa avec Cu aq 0 05 mol L 20 Cu OH pr cipite lorsque OH aq BET EIE 9 80 x 10 10 mol L 1x 10714 1x10 14 5 H log H3O aq log log gt gt log 1 02x10 4 99 p g H30 aq g p Gei g 9 80 10 70 g d Le pH amor ant la pr cipitation du deuxieme hydroxyde 2 peut tre calcul comme Suit 2 2 2 Kps Mn OH 2 OH aq avec Mn 0 04 mol L e 13 6 Mn OH pr cipite lorsque DH aq e eo E 2 24 x10 mol L 110 194 1x10714 9 pH log aq log r log gt gt gt log 4 46 x 10 8 35 har aa og cfr SKOOG WEST and HOLTER Chimie Analytique Editions De Boeck e Lorsque l hydroxyde le plus soluble Mn OH 2 commence pr cipiter la concentration r siduelle en cations de l hydroxyde le moins soluble Cu OH 2 est calcul e comme suit On introduit dans l expression du produit de solubilit de Cu OH 2 la concentr
62. ar analyse 162 26 g mol d 3 2 d 10 f mol 0 05192 g 192 Pourcentage de nicotine dans l chantillon FIT x 100 5 2 g A C Lg Olympiade francophone de chimie 2004 probl mes 16 N d i iption t 5 e AN Fedichem nb A C Lg BS SE BRUXELLES k Fonds de Formation i noU ppAyoN Fedichem OLYMPIADE FRANCOPHONE DE CHIMIE 2005 PROBLEMES NIVEAU II l ves de 6 me Ch res amies chers amis chimistes Nous vous f licitons pour votre participation l Olympiade de chimie et nous vous souhaitons plein succ s dans cette preuve ainsi que dans vos tudes et dans toutes vos entreprises futures Nous vous f licitons aussi d avoir r ussi la premi re preuve ce qui vous permet aujourd hui d aborder l preuve Probl mes Vous trouverez ci apr s 4 questions Les mati res sur lesquelles portent ces questions sont la chimie g n rale la st chiom trie le pH l oxydor duction et la chimie organique Vous disposez de deux heures pour r pondre Vous pouvez utiliser une machine calculer non programmable mais vous ne devez tre en possession d aucun document personnel R pondez chacun des probl mes sur la feuille o figure l nonc Indiquez clairement votre raisonnement et vos calculs La derni re feuille est une feuille de brouillon qui ne sera pas prise en consid ration pour l valuation A l issue de cette deuxi me preuve d aujourd hui les LAUREATS DE L OLYMPIADE
63. ation bilan de la r action qui a lieu au cours du titrage Montrez que la r action est totale c Calculez la quantit de mati re nA d hydrog nosulfate de sodium contenue dans le volume V A de la solution S d Calculez le pourcentage en masse d hydrog nosulfate de sodium pr sent dans les granul s L tiquetage est il correct A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2001 6 me ann e Premi re preuve 17 N d inscription A C Lg PROBLEME 317 20 points PR CIPITATION STOECHIOM TRIE pH Certains gisements p trolif res contiennent des ions iodures Ainsi un chantillon de p trole s est av r contenir 6 50 mg d ions iodures par litre On extrait les ions iodure en agitant un volume V de l chantillon de p trole avec un m me volume V d eau d min rails e on consid re que tous les ions iodure passent dans la phase aqueuse On m lange ce volume V d eau avec un m me volume V d une solution contenant la fois 1 00x10 mol L d ions Pb II et 1 00x 10 mol L d ions Ag D D terminez s il y aura pr cipitation ou non des ions m talliques sous forme d iodure dans ces conditions Explicitez votre raisonnement Les valeurs des produits de solubilit sont Kps Agl 8 30 x 10 17 Kps 7 10 x 10 9 17 adapt de Mc QUARRIE et ROCK Chimie g n rale 3 me dition porobl me 20 98 p 747 Bruxelles De Boeck Wesmael 1992 A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2001
64. ation en ions OH n cessaire pour pr cipiter Mn OH 2 savoir OH aq 2 24 x10 6 mol L on a alors 20 9 Cu aq Kps Cu OH 9 57 x10 mol L o eof 2 24 x 1079 f Les valeurs des concentrations en ions OH et des pH correspondant la pr cipitation des deux hydroxydes sont reprises sur les chelles ci dessous 3 4 5 6 7 8 9 10 pH 4 99 8 35 224 x 10 9 80 x 10710 Cu OH 2 Mn OH 2 M OH n g Quand Mn OH 2 commence pr cipiter OH aq 2 24 x10 mol L et cu aq 9 57 x 10 mol L 9 57 x 102 x 100 0 05 La s paration des deux types de cations peut donc tre consid r e comme quantitative Il reste donc en solution 1 914 x 10 c est dire bien moins que 0 01 96 2 me PREUVE PROBL MES 2001 Solutions PROBLEME 1 25 points CHIMIE INORGANIQUE ST CHIOM TRIE 5 Le mangan se peut former une s rie de compos s dont certains interviennent dans le fonctionnement des piles classiques L ion permanganate est un ion d une couleur violette caract ristique tandis que les solutions aqueuses des sels de mangan se II sont d un rose tr s pale Dilu es ces solutions aqueuses sont pratiquement incolores a Notez en dessous de chacun des compos srepris ci dessous les nombres d oxydation du mangan se Mn MnSO MnO OH MnO K MnO KMnO a Tos 2 5 S b Pour passer de lion MnO lionMn est il n cessaire d utiliser un ox
65. calculs pr c dents n A 0 00278 mol n HCO 0 00284 mol et est gal la somme n A n HCO 0 00561 mol 9 Classer dans l ordre des pK croissants les couples acide base des esp ces qui interviennent au niveau de l estomac H O HO lt lt CO HCO pK 1 74 3 5 6 4 10 Ecrire l quation correspondant la r action qui partir de ce m dicament produit le principe actif savoir l acide ac tylsalicylique HA NaA H O0 gt Na H O PROBLEME 38 20 points PR CIPITATION STCECHIOM TRIE pH 2 pts a Ecrire l quation correspondant l quilibre de solubilit de l oxalate de calcium dans l eau en sp cifiant l tat physique des esp ces chimiques intervenant CaC20 s Ca aq C gt O aq b Calculer le produit de solubilit ou constante de produit de solubilit de l oxalate de calcium 25 02 6 10 moi 2 pts coo 6x10 2 3 6x10 mol L c Que valent les concentrations des ions pr sents dans une solution satur e d oxalate de calcium 25 C 2 pts C0 6x10 molL il y a aussi des ions H30 et d Quel volume d eau 25 faudrait il au moins utiliser pour dissoudre compl tement un calcul r nal contenant 0 65 g d oxalate de calcium 3 pts n CaC 0 2 128 1 0 65 1 84 6 L Volume d eau n cessaire x 128 1gmo
66. dans lequel on a introduit de l acide chlorhydrique ou solution aqueuse de chlorure d hydrog ne dans le but de d terminer son degr d acidit effectif 1 On pr pare 100 0 mL d une solution S en diluant exactement 10 fois le vinaigre commercial Expliquer comment il faut proc der pour pr parer le volume de la solution S partir de vinaigre commercial 2 l aide d une pipette jaug e on pr l ve 20 0 mL de la solution S et on l introduit dans un becher de 250 mL Le becher peut tre rinc l eau d sionis e VRAI FAUX Le becher peut tre parfaitement sec VRAI FAUX Le becher peut tre rinc avec la solution S que l on va y introduire VRAI FAUX Entourer les r ponses correctes 3 On titre ensuite cette solution S par une solution aqueuse d hydroxyde de potassium de concentration 0 100 mol dm moLL On suit l volution du pH tout au long du dosage l aide du pH m tre et on obtient le graphique ci apr s EE 10 4 mL T d a a Pourquoi observe t on deux sauts de pH b Ecrire les quations ioniques ou mol culaires relatives aux r actions de neutralisation c Calculer les constantes quilibre de chacune des r actions sachant que pK H43CCOOH H4CCOO 4 74 d Quelles sontles esp ces pr sentes dans la solution aux points suivants A B D e Sur le graphique noter dans quel s domaine s la solution contient un m lan
67. des longues cha nes hydrocarbon es R R et R qui leur conf rent un caract re hydrophobe Les triglyc rides ont ainsi une solubilit nulle ou tr s faible dans l eau Les mol cules de glyc rol pr sentent 3 groupes OH polaires susceptibles de former des liaisons par pont hydrog ne avec l eau elles sont donc solubles Quant aux compos s RCOO K ce sont des compos s ioniques solubles dans l eau e Si l indice de saponification du triglyc ride A est sup rieur celui du compos B on peut en conclure que toutes choses gales sa masse mol culaire relative est plus petite que celle de B En effet dans 1 00 gramme de triglyc ride il y a n 1 00 g M mol Plus M est petit et plus la quantit de mati re du triglyc ride est grande et plus il faut de d hydroxyde de potassium pour le saponifier f Un indice d iode non nul indique la pr sence d une ou plusieurs doubles liaisons dans les triglyc rides g La r action bilan entre une mol cule avec une double liaison C C et un dihalog ne comme d sign de facon g n rale par Xo est CH2 CH2 CH CH CH2 X2 gt CH2 CH2 CH PROBL ME 4 25 points PR CIPITATION STOECHIOM TRIE pH 2 s et Mn OH s sont susceptibles de pr cipiter les quilibres de pr cipitation et les expressions des produits de solubilit sont a aq 2 OH aq Cu OH 2 s avec Kps Cu OH 2 Cu
68. e E 2 ster lt Alc ne ou fonction thyl nique 2 points 2 a La formule de Lewis de l ozone est 5 4 e 2 points b Le nom de la mol cule A est cis 2 m thylbut 2 ne ou Z 2 m thylbut 2 ne 3 points c C est une c tone 8 points d D est un ald hyde 4 points e CH3 O O CH CH CH3 NZ Za Z C 22 H _ gt y 0 H A Z SO X H CH H CH 3 On peut aussi remplacer Ho par Zn 2 Zn 2 A C Lg Olympiade francophone de chimie 2001 31 10 points 3 up rz ib CH CH CH PE CH CH CH CH CH CH CH NN Z CH Cyclopentane m thylcyclobutane thylcyclopropane CH CH ue CH N b 1 1 dim thylcyclopropane 1 2 dim thylcyclopropane et pour ce dernier compos on peut encore distinguer les isom res Z et E A C Lg Olympiade francophone de chimie 2001 32 t OLYMPIADE FRANCOPHONE DE CHIMIE 2002 par R CAHAY A CORNELIS A DEMONCEAU V FRANCART J FURNEMONT R HULS M HUSQUINET PETIT G KROONEN JENNES L MERCINY R MOUTON LEJEUNE DEUXI ME PREUVE PROBL MES PROBLEME 1 20 points CHIMIE INORGANIQUE ST CHIOM TRIE l occasion d accidents survenus dans les piscines le chlore est r guli rement mis en cause En fait dans les piscines on ajoute souvent de l hypochlorite de sodium NaClO qui agit comme d sinfectant et oxydant Comme oxydant l hypochlorite de
69. e 2006 probl mes 12
70. e correspond bien celle qui est mentionn e dans la table des constantes d acidit et des pK figurant la fin du probl me 2 5 pts D apr s b ci dessus HA est un acide faible pH 1 2 pK 1 2 log HA soit 2 6 1 2 pK 1 2 log 0 0189 d o pK 3 48 et K 3 3x10 On peut aussi calculer K et pK partir de la relation de la constante d quilibre 6 Ecrire l quation de neutralisation de l acide ac tylsalicylique 1 pt HA NaOH gt 7 Calculer les quantit s de mati re et les masses a d ac tylsalicylate de sodium masse molaire mol culaire 202 15 g mol 2 5 pts n NaA 2202082 0 00278 mol 180 17 gmol m NaA 0 00278 mol x 202 15 g mol 0 562 g b d hydrog nocarbonate de sodium masse molaire mol culaire 84 01 g mol 2 5 pts m NaHCO 0 80 g 0 562 g 0 238 g arrondi 0 24 g n NaHCO E 0 00283 mol 84 01gmol 8 a Montrer que dans la solution S le principe actif savoir l acide ac tylsalicylique HA n est pas une esp ce pr dominante lA 2 la s E E 6 331 HA HA 450 Ix10 2 pts On voit que l esp ce A est largement pr dominante par rapport l esp ce HA b Quelles sont les 3 esp ces pr dominantes en excluant l eau Na HCO A 7 Dans la table la valeur du pK est de 3 5 et celle du K 3 2x10 A C Lg Olympiade francophone de chimie 2003 10 D apr s les
71. e nitrite de sodium rappel du point la dans le chlorure d hydroxylammonium En tenant compte des quantit s de mati re ayant r agi l quation correspondant la r action entre le nitrite de sodium et le chlorure d hydroxylammonium s crit NaNO HONH3 NaCl 2 H20 NO 17 L quation de d composition de l acide nitreux s crit pour la r action d oxydation NO gt NO 2 H 2 e quation en 1b pour la r action de r duction NO 2 gt NO H O et pour l quation ionique globale 3 NO gt 2 gt 2 NO NO HO Olympiade de chimie 2006 probl mes 17 A C Lg D rie NA Rayon Fedichem Bar me R ponse PROBL ME 3 25 points PRECIPITATION A PROPOS DE DEUX ELEMENTS ALCALINO TERREUX a Le produit de solubilit de l hydroxyde de magn sium est donn par l expression Kps Mg OHF 5 61x10 mol L 25 et correspond l quilibre Mg OH gt Mg 2 OH 7 Lasolubilit en g L de l hydroxyde de magn sium dans l eau pure vaut donc Mg 5 61x10 4 1 12x10 mol L soit 1 12x10 58 33 0 0065 g L 8 Le pH d une solution aqueuse satur e en hydroxyde de magn sium vaut OH 22 1 12x10 d o 10 2 24 10 0 446x10 pH logio 0 446x10 9 10 35 9 La solubilit de l hydroxyde de magn sium dans une solution aqueuse pH 9 sera sup rieure 10 Elle vaudra A pH 9 H
72. e satur poss dant une telle masse molaire a pour formule semi d velopp e ou son isom re d On peut calculer la constante d acidit de cet acide carboxylique partir du pH atteint apr s ajout de 25 0 mL de NaOH ce qui correspond une zone proche de la demi neutralisation o le pH est donn par la formule des tampons pH pKa log Cbase Cacide 4 68 pK log 25 35 d o pK 4 68 0 146 4 83 les 25 mL de NaOH ajout s sont proportionnels Chase et 11 manque 35 mL pour atteindre les 60 mL n cessaires la neutralisation totale ce qui correspond l acide restant Cacide De mani re plus d taill e on peut crire n NaOH 0 025 L x 0 125 mol L 3 125 x 10 mol n A n 7 5 x 10 3 125 x 10 4 375 x 10 4 68 pK log 3 125 x 107 4 375 x 10 d o pK 4 68 0 146 4 83 La constante d acidit K vaut donc Ka 10 x 3 125 x 107 4 375 x 10 1 49 x 10 mol L e Au point quivalent le pH est donn par la relation du pH d une solution d un sel d acide faible et de base forte pH 7 1 2 pK log Chase 7 1 2 pK log 7 1 2 4 83 1 2 log 7 5 x 10 x 1000 110 8 83 NB 110 mL est le volume total de la solution ce qui introduit un facteur de dilution Si l on a calcul au point a la concentration de la solution d acide initiale Cacide 7 5 x 10 50 0 x 10 0 15 mol L on peu
73. em N d inscription b 4 LAS rayon Fedichem Bar me PROBL ME 2 25 points REDOX STCECHIOM TRIE A PROPOS DE DIVERS COMPOSES DE L AZOTE Lorsqu on ajoute une solution de nitrite de sodium NaNO M 69 00 g mol une solution aqueuse de chlorure d hydroxylammonium HONH3 CI M 69 50 g mol il se d gage un gaz incolore et inodore contenant notamment de l azote et il se forme de l eau et un sel Pour d terminer la formule de ce gaz on proc de de la mani re suivante On ajoute une solution aqueuse contenant 0 560 g de nitrite de sodium une solution aqueuse contenant 0 495 g de chlorure d hydroxylammonium Une fois la r action termin e on d termine la quantit de nitrite de sodium qui n a pas r agi comme suit On ajoute au m lange r actionnel 20 0 mL d une solution aqueuse de permanganate de potassium KMnO4 c 0 0500 mol L qui est r duit en ions Mn ag Apr s acidification et chauffage pour oxyder les ions nitrite on titre l exc s de permanganate au moyen d une solution d oxalate de sodium Na2C204 On trouve qu il reste 12 0 mL valeur moyenne de plusieurs titrages de la solution aqueuse de permanganate n ayant pas r agi 1 Dans la r action de titrage des ions nitrite par les ions permanganate a notez les nombres d oxydation du mangan se dans l ion permanganate de l azote dans l ion nitrite b crivez et quilibrez pond rez l quation ionique corresp
74. entez les mol cules suivantes a le 3 m thyl 2 pent ne ou 3 m thylpent 2 ne 2 b le 1 m thyl 4 propyl 1 3 cyclohexadi ne ou 1 m thyl 4 propylcyclohexa 1 3 di ne 2 l acide 2 prop noique ou acide prop 2 noique 2 D Laquelle des deux mol cules repr sent es ci dessous sera la plus soluble dans l eau Expliquez bri vement les raisons de cette diff rence de solubilit CO Na co Na 2 X CO Na Benzoat e de sodium Phtdat e de sodium 1 Comment proc deriez vous pour g n rer ces deux sels au d part de leurs acides conjugu s Olympiade de chimie 2006 probl mes 7 A C Lg D rie Fedichem OLYMPIADE FRANCOPHONE DE CHIMIE 2007 SOLUTIONS PROBLEMES NIVEAU II l ves de 6 me Litre L et dm repr sentent la m me unit de volume Toutes les unit s ont t donn es en L Bar me R ponse PROBL ME 1 24 points ACIDES BASES pH a Equation mol culaire de la r action de neutralisation de l acide organique HA aq NaOH aq gt aq H20 1 ou mieux R COOH aq NaOH aq R COO aq Na H20 1 b N NaOH aq 60 0 x 10 L x 0 125 mo L 7 5 x 10 mol au point quivalent ce nombre de moles correspond au nombre de moles de l acide organique pr sentes dans les 0 661 g dissout au d part la masse molaire de l acide vaut donc 0 661 7 5 x 10 88 1 g mol c L acide carboxylique monoprotique aliphatiqu
75. euxi me fonction basique de la nicotine di 3 N B Pour les volumes vous pouvez prendre des valeurs enti res en mL Question 4 4 points Sachant que la solution titr e a t obtenue partir de 0 998 g d un chantillon solide calculer le pourcentage en masse de nicotine dans cet chantillon La masse molaire mol culaire de la nicotine est de 162 26 g mol A C Lg Olympiade francophone de chimie 2004 probl mes 7 R PONSES AUX PROBL MES 2004 PROBLEME 1 30 points CHIMIE G N RALE ST CHIOM TRIE pH R DOX A 2 points 7 ne s agit il pas d une r action d oxydor duction car aucun l ment ne change de nombre d oxydation vi 11 points iv La quantit de mati re nombre de moles d acide chlorhydrique ajout initialement aux coquilles est n HCI initial 0 125 L x 0 1 x 10 mol L 0 0125 mol v La quantit de mati re nombre de moles d acide chlorhydrique r agissant avec le carbonate de calcium est 3 2 1 7 0 x 10 Lx9 85 x 10 mol L x 250 mL 3 45 x 107 E HCI r agissant n 1 r agissant 50 0 mL vi La quantit de mati re nombre de moles de l exc s d acide chlorhydrique ajout aux coquilles est n HCl en exc s 0 0125 7 0 x 107 L 1077 mol x 250 mL E 0x 10 x 9 85 x I0 mol x mL 9 05 x 103 mol 50 0 mL vii La quantit de mati re de carbonate de calcium s contenue dans l chantillon de coquilles est
76. ge tampon Quel est ce m lange tampon A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2002 3 f On peut aussi effectuer ce dosage en utilisant des indicateurs color s pour d terminer les points quivalents Parmi les indicateurs donn s ci apr s lesquels devrait on choisir Comment faut il proc der exp rimentalement pour bien observer les deux virages en utilisant les indicateurs Indicateur Zone de virage et couleurs Orang de benzyle Rouge 2 0 3 3 jaune H lianthine Rouge 3 1 44 jaune Rouge de m thyle Rouge 4 2 6 2 jaune o Naphtolphtal ine Jaune 7 5 8 6 bleu vert Ph nolphtal ine Incolore 8 2 10 0 rose magenta PROBL ME 3 20 points PR CIPITATION ST CHIOM TRIE pH Soient trois sels peu solubles dans l eau Kps 1072 8 CH COOAg Kps 10 27 AgCl Kps 1079 75 1 Pour chacun de ces sels crire les quilibres de solubilit 2 Pour chacun de ces sels calculer la solubilit dans l eau pure 3 Surla base de ces valeurs de solubilit dans l eau pure classer les trois sels par ordre croissant de solubilit 4 Quelle est l influence d une diminution de pH sur la solubilit de l ac tate d argent CH COOAg Justifier la r ponse 5 Quelle est l influence d une diminution de pH sur la solubilit du chlorure d argent AgCI Justifier la r ponse 6 Sachant que le pKa CH4COOH 4 74 calculer la solubilit de l ac tate d argent CH COOAg pH 4
77. i 0201922010030 0 8787 g PROBL ME 2 25 points pH a L quation de la r action qui se produit lorsqu on dissout la novocaine dans l eau est R N R 2 H20 gt gt DNH P OH b Le rapport entre la concentration de la base et celle de son acide conjugu dans le plasma sanguin est calcul comme suit pH pK log Cp 7 4 8 96 log 2 Cp log 2 1 56 d o b 0 0275 Cp Ca b La concentration de la solution satur e contenant 1 00 g de novocaine dans 100 mL de solution est de 100 g gt 8 424 102 mol L 236 g mol x0 1L c o L quation de la r action de neutralisation est R N R 2 aq HCI DNH R 2 aq CI P Le volume de la solution d acide chlorhydrique n cessaire pour op rer la neutralisation de la solution de novocaine est obtenu partir de la relation CNovo X VNovo CHCl X VHCI TID 4 24 x 10 als 2 00 x 107 y Les esp ces pr sentes dans la solution au point d quivalence sont DNH Pa Cl et H2O Au terme du titrage on peut consid rer que l on a une solution d acide faible R NH Ha la solution doit avoir un caract re acide On peut v rifier en calculant le pH de la solution d acide faible form au point quivalent 21 2 x 10 L 21 2 mL 1 1 pH 2 2199 Au point quivalent V 100 21 2 121 2 mL 2222250310 1212 1 1 3 pH gt 8 96 10g 3 50 x 10 5 21 e a Apr s addition de 10 6 mL de l
78. id rant que la r action est compl te quantitative 0 5 I 2 7 65 x 10 mol 65 39 g mol 2 2 Ag aq Zn s 2Ag s Zn aq La quantit de mati re de zinc est de n au d part 0 10 mol D 0 21 7 65 x 10 mol awaqa 0 10 mol L z 0 2 L 0 020 mol 165 510 mel 0 020 mol n la fin 0 020 2 x 7 65 x 10 mol 0 0 020 7 65 10 mol 0 0047 mol 0 02765 mol s 0 0235 mol L 0 158 moit e 3 points Variation de masse des lectrodes la fin du fonctionnement de la pile Zinc on consid re que la moiti du zinc plongeant dans la solution est transform e en ions 2 VENTRE Zn S aq la diminution de masse de l lectrode de zinc est Am 0 5 g Argent il se forme 2 x 7 65 x 10 mol d argent l augmentation de masse de l lectrode est Am 2 x 7 65 x 10 mol 107 87 g mol 1 65 g PROBLEME 3 25 points Chimie g n rale Stoechiom tie R ponse a 2 points une pipette R ponse b 2 points une burette gradu e R ponse c 2 points un ballon jaug R ponse d 2 points un erlenmeyer ou flacon c nique R ponse e 2 points la solution de permanganate de potassium fortement color e en violet se d colore lorsqu elle est r duite en sel manganeux Mn Le terme sera donc ais ment d tect par l apparition de la coloration violette lorsqu un l ger exc s de solution de permanganate est ajout R ponse f 1 points l addition des 100 mL d eau
79. iglyc rides diff rents A et B Si celui du compos A est sup rieur celui du compos B que peut on en conclure quant aux masses mol culaires relatives de A et de B f Quel est l l ment structural dont un indice d iode non nul indique la pr sence dans les triglyc rides g Indiquez sur une formule semi d velopp e la r action bilan entre un dihalog ne comme le chlore ou le brome que nous d signerons de fa on g n rale par X2 et une mol cule au choix pr sentant cet l ment structural A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2000 17 PROBL ME 4 25 points PR CIPITATION STOECHIOM TRIE pH On ajoute une solution aqueuse dilu e d hydroxyde de sodium une solution aqueuse de sulfates contenant 0 05 mol L d ions Cu2 et 0 04 mol L d ions Mn2 a Quels sont les pr cipit s susceptibles de se former notez les quations chimiques correspondant aux quilibres de pr cipitation et les expressions des produits de solubilit b Quel est l hydroxyde susceptible de pr cipiter en premier lieu C Quel est le pH amor ant la pr cipitation du premier hydroxyde d Quel est le pH amor ant la pr cipitation du deuxi me hydroxyde e Que vaut la concentration r siduelle en cations de l hydroxyde le moins soluble lorsque l hydroxyde le plus soluble commence pr cipiter f Sur les chelles propos es ci dessous notez les valeurs des concentrations en ions OH et des pH correspondant la pr cip
80. il 2007 1 semaine des vacances de P ques i le lundi 2 avril test sur le syllabus de motivation et sur la chimie organique la mati re vous sera pr cis e ii le vendredi 6 avril test de laboratoire 3 un examen th orique a l Universit de Li ge b le mercredi 2 mai 2007 de 14 17 H A l issue de cette s lection les DEUX ELEVES FRANCOPHONES EN ROUTE POUR LA 39 OLYMPIADE INTERNATIONALE DE CHIMIE seront connus Cette preuve se d roule cette ann e Moscou du 15 au 24 juillet 2007 Pour ces deux tudiants une pr paration particuli re est programm e la fin du mois de juin et durant les 10 premiers jours de juillet Ces deux tudiants s engageront formellement participer l ensemble de la formation et au s jour en Russie Nous esp rons bien s r vous revoir Li ge et Moscou Les organisateurs de l Olympiade Francophone de Chimie 1 Avec le soutien de la Politique scientifique f d rale la Communaut Frangaise de Belgique la Communaut Germanophone de Belgique Solvay Le Soir UCB Pharma Prayon les Editions De Boeck Larcier Tondeur Fedichem Wallonie Fedichem Bruxelles le Fonds de Formation Employ s de l Industrie chimique Belgochlor Belgian Shell la Soci t Royale de Chimie l Association des Scientifiques sortis de l Universit libre de Bruxelles AScBr l Association des Chimistes sortis de l Universit catholique de Louvain ACL et le Cent
81. ique scientifique f d rale la Communaut Frangaise de Belgique la Communaut Germanophone de Belgique Solvay Le Soir UCB Pharma Prayon les Editions De Boeck Larcier Tondeur Fedichem Wallonie Fedichem Bruxelles le Fonds de Formation Employ s de l Industrie chimique Belgochlor Belgian Shell la Soci t Royale de Chimie Association des Scientifiques sortis de l Universit libre de Bruxelles AScBr l Association des Chimistes sortis de l Universit catholique de Louvain ACL et le Centre de Didactique des Sciences de l Universit de Mons Hainaut Olympiade de chimie 2006 probl mes 1 prayon Fedichem A C Lg gt uj Groupe Transition1998 TABLEAU P RIODIQUE DES L MENTS 1 18 Ia VIII a masse atomique relative Ar 2 X l ment 13 14 15 16 17 nombre atomique Z IVa Va VlaVlla 2 Mg 3 4 a 6 7 8 9 10 11 12 10 81 12 01 14 01 16 00 19 00 20 18 Pu III b IVb VIbVIIb Ib Hb gt 98 8 09 44 96 47 88 ei gt 2 00 54 94 55 85 58 93 58 69 63 55 65 39 69 72 72 61 ix x SX 83 Ba 2 e e s o Ga Ge As Se Br 28 31 32 33 34 35 88 01 01 22 p2 91 p5 94 01 07 02 91 106 42 107 87 112 41 14 82 18 71 121 75 27 60 126 90 31 29 p Nb p Te m 7 Cd In m Sb Te Xe B 41 43 48 9 5 52 E 54 174 97 178 49 180 95 183 9 186 21 190 21 192 22 95 08 196 97 200 59 204 38 207 21 08 98 Ba P7 70Lu x Ta E Os d Pt SC Hg TI d Bi P
82. ire mol culaire 336 24 g moi Pour r aliser la solution titrante on introduit 2 562 de NaH EDTA dans un flacon jaug de 100 cm mL puis on ajoute de l eau d min ralis e pour dissoudre le sel on compl te avec de l eau d min ralis e jusqu au trait de jauge et on agite pour homog n iser la solution 3 D terminer la concentration de la solution de NaH EDTA c On transf re ensuite la solution d attaque du bouton dans un flacon jaug de 1 00 dm 1 00 L et on compl te avec de l eau d min ralis e jusqu au trait de jauge Avec le soutien de la Communaut Francaise de Belgique la Communaut Germanophone de Belgique Solvay Le Soir UCB Pharma Prayon Rupel Les Editions De Boeck Larcier Tondeur Walchim Bruchim BBL La Soci t Royale de Chimie nspir du probl me 3 de l Olympiade nationale de Su de 2002 A C Lg Olympiade francophone de chimie 2003 1 On d signe cette solution par A Pour d terminer la concentration en ions Ni aq on proc de comme suit On pr l ve au moyen d une pipette gradu e 100 0 em mL de la solution A puis on ajoute une solution tampon pour fixer le pH Ensuite on ajoute quelques gouttes d un indicateur puis on titre avec la solution de NaH EDTA l quation pond r e quilibr e correspondant la r action de titrage tant 22 2 e 2 Ni aq C4g9Hj40gN5 ag aq 2H ag ou 2 2 2 Ni ag H3EDTA aq
83. itation des deux hydroxydes Positionnez les deux hydroxydes sur l axe ci dessus g La concentration r siduelle en cations d termin e au point e permet elle de consid rer que la s paration des deux types de cations est quantitative On consid re g n ralement que la s paration de deux esp ces de cations et Bm est quantitative s il ne reste en solution que 0 1 en mol de Ant lorsque l hydroxyde B OH m commence pr cipiter Les valeurs des produits de solubilit sont KPS Mn OH 2 2 0 10 13 mol L 3 KPS Cu OH 2 4 8 10 20 mol L 3 19 ofr SKOOG WEST and HOLTER Chimie Analytique Editions De Boeck A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2000 18 R PONSES AUX PROBL MES 2000 PROBL ME 1 25 points STOECHIOM TRIE a Les quations correspondant aux r actions se d roulant dans l analyse de l chantillon 1 sont NH4 aq OH aq gt NH3 g H20 1 NH3 g HCI aq NHACI aq NaOH aq HCI aq en exc s NaCl aq H20 I b L quation correspondant la r action se passant entre les ions nitrate et le zinc m tallique dans le traitement de l chantillon 2 est aq 4 Zn s OH aq 6 20 l gt NH3 g 4 Zn OH s aq ou NH4NO3 aq 4 Zn s KOH aq 6 H20 1 gt NH3 g NHAZn OH s aq 3 KZn OH s aq c Lequauen carrespondant la r action se passant lors du traitement du troisi me chantillon 2 est 504 aq Ba
84. jouter environ 1 kg de sulfite de sodium anhydre pour d composer 410 g de chlore actif libre Dans la r action du chlore actif libre avec le sulfite de sodium a Quel est l oxydant b Quel est le r ducteur c Ecrire la demi quation ionique de r duction d Ecrire la demi quation ionique d oxydation e Ecrire l quation ionique bilan f V rifier par calcul qu il faut bien approximativement 1 kg de sulfite de sodium pour transformer 410 grammes de HCIO en E Si une piscine de 750 m d eau a une teneur en lt chlore actif libre de 3 5 mg L et qu il faut ramener cette teneur 1 5 mg L quelle masse de sulfite de sodium faudra t il ajouter PROBLEME 2 30 points pH La concentration du vinaigre commercial est g n ralement exprim e en degr Le degr d acidit d un vinaigre exprime la masse en grammes d acide thanoique ac tique H CCOOH contenu dans 100 grammes de vinaigre m me si l acide thanoique n est pas le seul acide pr sent On estime que la masse volumique du vinaigre est identique celle de l eau 3 Inspir de Chimie TS Collection Durupthy Hachette 1995 A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2002 2 Certains fabricants pourraient tre tent s d ajouter des acides forts moins co teux afin de relever artificiellement le degr d acidit du vinaigre Pour d terminer s il est possible de rep rer le fraudeur on tudie un vinaigre de 8 degr s
85. l 6x10 e Calculer la solubilit en g dm g E de l oxalate de calcium dans une solution aqueuse d oxalate de sodium c 0 10 mol dm mol L L oxalate de sodium est un sel compl tement dissoci en solution aqueuse la 8 Collection DURUPTY Chimie 1S Paris Hachette Education 2001 A C Lg Olympiade francophone de chimie 2003 11 concentration totale en ions oxalate est donc gale la concentration en oxalate de 4 pts sodium celle tr s petite provenant de la dissociation de l oxalate de calcium Cette derni re concentration 6x1 0 est n gligeable devant la concentration provenant de l oxalate de sodium 0 10 mol i Kps 3 6x10 Joch 0 10 D o Ca 3 6x10 mol L Solubilit de en g L 128 1g mol x 3 6 x 10 46x10 g L f L quilibre de solubilit de l oxalate de calcium est repr sent par l quation s Co aq C20 aq 1 avec K ca 2077 6x10 3 6x10 mol L 3 pts Les ions apport s par l oxalate de sodium Na C gt O 4 d placent l quilibre 1 vers la gauche la solubilit de l oxalate de calcium est donc inf rieure celle qu elle est dans l eau pure g L quilibre de solubilit de l oxalate de calcium est repr sent par l quation CaC204 s CH aq C207 aq 1 avec Ky co 6x107 2 3 6x10 mol L 4 pts H C gt O est un acide faible si H30 augmente pH
86. l DEUXI ME PREUVE PROBL MES 2000 Solutions Les l ves avaient 4 probl mes r soudre sur les mati res suivantes stoechiom trie pH chimie organique et pr cipitation PROBL ME 1 25 points STOECHIOM TRIE Un chantillon solide est compos de trois sels d ammonium cristallis s le chlorure le sulfate et le nitrate On ignore la composition quantitative de cet chantillon et pour la d terminer on r alise sur trois pr l vements de masses identiques les tests d crits ci apr s 1 Le premier chantillon est chauff en pr sence d une solution aqueuse concentr e d hydroxyde de potassium Un gaz se d gage du milieu et est recueilli dans 100 0 mL d une solution aqueuse de chlorure d hydrog ne acide chlorhydrique dont la concentration est de 2 000 10 1 mol L L exc s d acide est titr par 41 20 mL d une solution d hydroxyde de sodium dont la concentration est de 0 0987 mol L 2 Le second chantillon est chauff en pr sence d un exc s de zinc m tallique dans une solution aqueuse concentr e d hydroxyde de potassium Les anions nitrate r agissent avec le zinc pour former de l ammoniac et des ions zincate Zn OH 3 Le gaz form est absorb dans 100 0 mL d une solution aqueuse d acide chlorhydrique dont la concentration est de 2 000 10 1 mol L L exc s est titr par 32 15 mL d une solution aqueuse d hydroxyde de sodium dont la concentration est de 0 0987 mol L 3 Le troisi me chantillon est
87. les simplifi es donn es ci dessus B crire et quilibrer pond rer les quations des deux r actions qui se d rouleront successivement Question 2 11 points La courbe de titrage figurant la page suivante est obtenue en titrant 20 0 cm mL d une solution aqueuse contenant la fois de la nicotine B et de l hydroxyde de sodium NaOH par une solution aqueuse de chlorure d hydrog ne acide chlorhydrique c 2 00 x 10 mol dm mol L Dans le tableau situ en dessous de la courbe de titrage pour chacune des portions de la courbe rep r es par des fl ches indiquer sur les pointill s correspondants l les esp ce s majoritaire s except l eau Inspir d un probl me propos par R M ller Cours de chimie analytique 2 candidature biologie ULg A C Lg Olympiade francophone de chimie 2004 probl mes 5 Vol HCI cm 65 15 20 25 30 35 40 45 50 55 10 Hd o c Fm v 40 45 50 55 60 65 35 I HCI cm 30 di 25 A C Lg Olympiade francophone de chimie 2004 probl mes 6 Question 3 6 points Calculer la concentration en nicotine de la solution de d part Pour calculer vous pouvez vous r f rer aux indications suivantes gt 1 point quivalent neutralisation des OH du NaOH ainsi que de la 1 fonction basique de la nicotine gt 2 point quivalent neutralisation de la d
88. ll la Soci t Royale de Chimie l Association des Scientifiques sortis de l Universit libre de Bruxelles AScBr l Association des Chimistes sortis de l Universit catholique de Louvain ACL et le Centre de Didactique des Sciences de l Universit de Mons Hainaut Olympiade de chimie 2005 probl mes 1 N d i iption T r a Fedichem inscription A C Lg 4 gt BRUXELLES rayon Fedichem uj Groupe Transition1998 TABLEAU P RIODIQUE DES L MENTS 1 18 a VIII a masse atomique relative X l ment 13 14 15 16 17 nombre atomique 7 IVa Va VlaVlla 2 0 81 12 01 14 01 16 00 9 00 0 18 Ne 10 m 28 09 30 97 32 07 B5 45 B9 95 Ee M E III b IVb VIb VII b VIII b Ib IIb 44 96 47 88 We 2 00 54 94 55 85 58 93 58 69 63 55 65 39 x 72 2 61 us Cu uu SC Sc Ti Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ge As Se Br E 21 22 e 24 25 26 27 28 29 30 31 132 133 34 135 B8 91 1 22 p2 91 5 94 14 82 18 71 21 75 27 60 26 90 31 29 38 41 137 33 174 97 178 49 183 9 86 21 190 21 192 22 95 08 196 97 200 59 04 38 207 21 98 7 W Os Ir Pt Au Hg Pb Bi Po At 56 14 16 78 D s0 81 82 183 E 85 Ra A D e bi i M ins m 102 88 103 104 105 106 107 108 109 10 112 El ments n ayant pas de nucl ide isotope de dur e san ncn longue et n ayant donc pas une composition terrestre caract ris
89. n molaire de la solution commerciale So II Dilution de la solution commerciale On se propose de d terminer par titrage acido basique la concentration molaire de la solution commerciale Celle ci tant tr s concentr e une dilution est n cessaire On dispose d un exemplaire de chacun des r cipients repris ci dessous a bechers 50 mL 100 mL 250 mL b erlenmeyers flacons coniques 125 mL 250 mL c ballons ou fioles jaug e s 100 mL 250 mL 500 mL 1000 mL d pipettes jaug es 10 mL 25 mL e prouvette gradu es 10 mL 25 mL 50 mL Justifiez le choix du mat riel utiliser pour diluer 1000 fois la solution commerciale afin d obtenir une solution not e S III Titrage de la solution utilis e La solution S est titr e au moyen d une solution aqueuse A de chlorure d hydrog ne acide chlorhydrique de concentration 0 015 mol L Dans 20 0 mL de la solution S on verse progressivement la solution A et apr s chaque ajout on mesure le pH de la solution Les r sultats suivants sont obtenus 2 Inspir de DURUPTHY et al Chimie Collection Durupthy p 179 Paris Hachette 2000 Olympiade de chimie 2006 probl mes 3 N d i iption LE IP Fedichem inscription A C Lg k BRUXELLES 50 prayon Biedem V4 mL 0 1 0 2 0 3 0 5 0 7 0 9 0 11 0 pH 10 6 10 3 10 0 9 8 9 5 9 2 9 0 8 7 V4 mL 13 0 14 0 14 5 15 0 16 0 17 0 18 0 1
90. o At 2 70 81 83 84 85 El ments n ayant pas de nucl ide isotope de dur e suffisamment longue et n ayant donc pas une composition terrestre caract ristique 1 l ments de la famille des lanthanides 2 l ments de la famille des actinides Constantes R 8 31 J mor K 1 R 8 21x10 L atm mol 1 K 1 Volume d un gaz id al 273 K et 101 325 Pa 22 4 dm moll L mol D 1 F 9 65 x 10 C mor NA 602 x 1023 mor Formules simplifi es de pH Acide faible Base faible 1 1 pH log cacide is Ka dos Cacide pH 14 log cbase pH 7 pK 7 log Chase 2 2 2 2 gt Chase M lange tampon pH pKa log Cacide A 25 C Kw bo F 10x10 14 Olympiade de chimie 2006 probl mes 2 A C Lg P 9 Fedichem N d inscription BRUXELLES Prayon Fedichem wash Solutions Litre L et dm repr sentent la m me unit de volume Toutes les unit s ont t donn es en L Bar me PROBL ME 1 25 points ACIDES BASES pH A PROPOS DE LA SOLUTION COMMERCIALE D AMMONIAC Une solution commerciale d ammoniac peut tre utilis e apr s dilution comme produit nettoyant viers lavabos ou comme produit d tachant moquette tapis I Une solution commerciale d sign e par So La solution aqueuse utilis e contient 20 0 en masse d ammoniac NH3 et sa masse volumique 3 vaut 0 92 g cm Calculez la concentratio
91. og ne acide chlorhydrique est vers sur un chantillon de coquilles L quation de la r action est la suivante CaCO3 s 2 HCI aq CaCl aq H20 1 CO g 1 S agit il d une r action d oxydor duction Justifier B 11 points 0 500 g de coquilles sont trait s avec 125 cm mL d une solution aqueuse de chlorure d hydrog ne acide chlorhydrique de concentration gale 0 100 mol dm mol L Apr s deux jours le volume de la solution est port 250 cm mL au moyen d eau d sionis e Un chantillon de 50 0 cm mL de cette solution est pr lev et apr s avoir ajout quelques gouttes de bleu de bromothymol cette solution est titr e par 7 0 cm mL d une solution aqueuse d hydroxyde de sodium NaOH aq de concentration 9 85 x 10 mol dm mol L Calculer 1 la quantit de mati re nombre de moles d acide chlorhydrique ajout initialement aux coquilles ii la quantit de mati re nombre de moles d acide chlorhydrique r agissant avec le carbonate de calcium iii la quantit de mati re nombre de moles de l exc s d acide chlorhydrique ajout aux coquilles iv la quantit de mati re de carbonate de calcium CaCOj s contenue dans l chantillon de coquilles v la masse de carbonate de calcium contenue dans l chantillon de coquilles vi le pourcentage massique de carbonate de calcium dans les coquilles d ufs vii Cette m thode d analyse implique une hypoth se
92. ondant la r action d oxydation l quation ionique correspondant la r action de r duction l quation ionique correspondant la r action globale 2 Calculez la quantit de mati re en mol de nitrite de sodium de d part 3 Calculez la quantit de mati re en mol d ions permanganate ajout e au m lange r actionnel 3 Inspir du probl me 3 13 des probl mes pr paratoires de l preuve nationale d Allemagne la 37 Olympiade Internationale de Chimie Taipei 2005 Olympiade de chimie 2006 probl mes 7 D rie BER A C Lg D Prayon WFedichem 4 Calculez la quantit de mati re en mol d ions permanganate en exc s 2 5 Calculez la quantit de mati re en mol d ions permanganate ayant r agi 2 6 Calculez la quantit de mati re en mol d ions nitrite en exc s 2 7 Calculez la quantit de mati re en mol de nitrite de sodium ayant r agi 2 8 Dans la r action entre le nitrite de sodium et le chlorure d hydroxylammonium a notez les nombres d oxydation de l azote dans le nitrite de sodium rappel du point 1 1 dans le chlorure d hydroxylammonium b calculez la quantit de mati re en mol de chlorure d hydroxylammonium ayant r agi c Quelle est le rapport entre les quantit s stoechiom triques des deux r actifs 1 d En tenant compte des quantit s de mati re ayant r agi crivez et quilibrez pond rez l quation correspondant
93. ons thiosulfate 203 aq 3 Calculer la concentration molaire en sulfure d hydrog ne de l chantillon d eaux us es A C Lg Olympiade francophone de chimie 2004 probl mes 2 PROBLEME 2 25 points CHIMIE G N RALE ST CHIOM TRIE pH QUILIBRES Certains crabes de la Jamaique ont quitt l environnement marin pour s installer dans les creux des feuilles des brom lias qui retiennent l eau de pluie Le probl me c est que cette eau ne constitue pas un milieu favorable au d veloppement des larves Elle est trop acide pH 4 et ne contient pas assez de calcium pour l laboration de leur carapace Avant et apr s la naissance des larves les m res crabes contr lent constamment pendant des semaines la qualit de l eau elles nettoient la petite r serve en eau en liminant d abord les feuilles mortes car les micro organismes puisent son oxyg ne et la rendent acide Ce nettoyage double le contenu en oxyg ne et diminue l acidit de l eau pas assez toutefois Pour augmenter davantage le pH elles apportent du milieu environnant des coquilles d escargots riches en ions carbonate Le pH augmente ainsi jusqu la valeur de 6 4 proche de la neutralit Cet apport de coquilles a aussi permis d augmenter la teneur en ions calcium n cessaire pour la croissance de carapaces des larves iv 15 points L eau pr sente dans les brom lias provient de la pluie et l eau de pluie est de l eau pure charg e d
94. peut repr senter par H5Y et les ions calcium et magn sium comme suit aq M ag gt aq 2 aq Calculez la concentration globale des ions calcium et magn sium dans l eau de mer Olympiade de chimie 2006 probl mes 5 gh P fe dichem N d inscription b 9 O Ead Prayon WFedichem Bar me PROBL ME 4 25 points CHIMIE ORGANIQUE Voir Annexe Repr sentation des mol cules organiques A Ecrivez la formule d velopp e ou semi d velopp e de chacun des produits A B C D et E obtenu au cours des r actions suivantes HO pH 3 x Dom gt A Han 4 gt catalyseur K r 0 Vd m OH B EtONa R Et Ethyle C H p 2 e EtONa Ethoxyde de sodium O HO N E Me OH 2 B L thoxyde de sodium EtONa est g n r au d part de sodium m tallique et d thanol Ecrivez la formule de structure de l thanol et formulez la r action pond r e quilibr e qui se d roule entre ce dernier et le sodium m tallique 4 1 Quelle est la nature de cette r action Cette r action doit se produire en milieu anhydre Expliquez pourquoi l eau pose un probl me au cours de cette r action 2 Un d gagement gazeux se produit au cours de cette transformation Quelle est la nature du gaz form 1 Olympiade de chimie 2006 probl mes 6 N d inscription P 9 Fedichem di prayon Fedichem C Repr s
95. r dissolution d un sachet de Catalgine 0 50 g dans un demi verre d eau d min ralis e on obtient une solution S dont le pH est gal 8 3 8 a Montrer que dans la solution S le principe actif savoir l acide ac tylsalicylique HA n est pas une esp ce pr dominante b Quelles sont les 3 esp ces pr dominantes en excluant l eau Le verre est bu La solution S se trouve alors dans l estomac milieu assimil une solution aqueuse de chlorure d hydrogene acide chlorhydrique dont le pH est voisin de 2 L estomac contient alors un volume V gal 100 mL de solution gastrique 9 Classer dans l ordre des pK croissants les couples acide base des esp ces qui interviennent au niveau de l estomac 10 Ecrire l quation correspondant la r action qui partir de ce m dicament produit le principe actif savoir l acide ac tylsalicylique HA A C Lg Olympiade francophone de chimie 2003 4 Constantes d acidit et pK de quelques couples acide base en solution aqueuse 298 K Couples K en mol L pK HBr Br 1 0 10 9 H SO HSO 1 0 10 H HCIO CIO 1 0 10 8 1 0 107 7 HCIOCIO 5 0 10 2 7 H O H O 55 1 74 HNO NO 25 1 4 HIO 10 1 6 10 0 8 HSOJHSO 1 6 10 1 8 HSO SO 1 0 10 2 0 H PO H PO 7 6 10 2 1 HE F 6 6 10 3 2 HNO NO
96. ration en ions H3O doit aussi augmenter et le pH doit diminuer c On peut crire que aq H4O aq dans cette solution parce qu on peut consid rer que tous les ions proviennent de l quation 1 H2O et HCO3 aq sont des acides beaucoup plus faibles que CO aq d Dans 1 0 cm mL d eau de pluie la quantit de mati re nombre de moles xii d ions hydrog nocarbonate aq est HCO 4 H30 ag 1 x 107 mol L d o n 4 1x10 mol L x 1x10 5 L21x10 97 23 95 x I0 mol 30 aq HCO aq 1 19754 x1 x 1054 7 Ky A P 4 5x10 cox aq CO aq xii de dioxyde de carbone en solution n CO aq D apr s l expression de la constante d acidit du couple H20 et l c Pot aa c a 1x104 x1 x 1054 P Ky 4 5 x 10 ox aa co aa d o CO aq J 3 52 x 107 mol L et n COo ag 3 52 x 10 mol L x 105 L 3 52 10 mol xiv de dioxyde de carbone CO g qui s est dissoute CO total n CO total 3 98 x 107 3 52 x10 5 23 918 x 10 mol Inspir d un probl me de l ouvrage de J F LE MAR CHAL Chimie Terminale S Paris Hatier Micromega p 145 2002 le texte entre guillemets vient d un article de Sciences et Avenir Juillet 1999 A C Lg Olympiade francophone de chimie 2004 probl mes 12 xviii 10 points 2 Ha xi La concentration en ions carbonate
97. re de Didactique des Sciences de l Universit de Mons Hainaut Olympiade de chimie 2006 probl mes 1 prayon Fedichem A C Lg B k 4 uj Groupe Transition1998 TABLEAU P RIODIQUE DES L MENTS 1 18 Ia VIII a masse atomique relative Ar 2 X l ment 13 14 15 16 17 nombre atomique Z IVa Va VlaVlla 2 Mg 3 4 a 6 7 8 9 10 11 12 10 81 12 01 14 01 16 00 19 00 20 18 Pu III b IVb VIbVIIb Ib Hb gt 98 8 09 44 96 47 88 ei gt 2 00 54 94 55 85 58 93 58 69 63 55 65 39 69 72 72 61 92 5 s e 90 B Ba 2 e e s o Ga Ge As Se Br 28 31 32 33 34 35 88 01 01 22 2 91 05 94 101 07 02 91 106 42 107 87 12 41 14 82 18 71 121 75 127 60 26 90 31 29 p Nb p Te m 7 Cd In m Sb Te Xe B 41 43 48 9 5 52 E 54 174 97 178 49 180 95 183 9 186 21 190 21 192 22 95 08 196 97 200 59 204 38 207 21 08 98 Ba P7 70Lu x Ta E Os d Pt SC Hg TI d Bi Po At 2 70 81 83 84 85 El ments n ayant pas de nucl ide isotope de dur e suffisamment longue et n ayant donc pas une composition terrestre caract ristique 1 l ments de la famille des lanthanides 2 l ments de la famille des actinides Constantes R 8 31 J mor K 1 R 8 21x10 L atm mol 1 K 1 Volume d un gaz id al 273 K et 101 325 Pa 22 4 dm moll L mol D 1 F 9 65 x 10 C mor NA 602 x 1023 mor Formules simplifi es de pH Acide faible Base f
98. s on titre les ions calcium par l EDTA en pr sence d un autre indicateur color mais un pH plus lev environ 12 Un chantillon de 10 27 g de lait a t amen en milieu basique par addition d une solution aqueuse d hydroxyde de potassium KOH aq il a fallu 9 25 mL d une solution d EDTA 0 0400 mol L pour titrer cet chantillon 6 Calculez la quantit de mati re d ions en mol calcium et de magn sium dans le premier chantillon la quantit de mati re d ions en mol calcium dans le deuxi me chantillon la masse de calcium l mentaire dans 100 g de lait a masse de magn sium l mentaire dans 100 g de lait Olympiade de chimie 2006 probl mes 10 D rie SES Prayon Fedichem Bar me PROBL ME 4 25 points CHIMIE ORGANIQUE Voir Annexe Repr sentation des mol cules organiques A Identifiez les diff rentes fonctions pr sentes dans la diac tylmorphine ou h ro ne repr sent e ci dessous diac tylmorphine ou h ro ne B Repr sentez 5 isom res r pondant la formule mol culaire C3H6O Olympiade de chimie 2006 probl mes 11 Prayon Fedichem N d inscription E P A Fedichem inscription b 4 6 90 BRUXELLES Bar me C Un chimiste dispose au laboratoire d un m lange des trois esp ces solides repr sent es ci dessous Q OH OH OH acide benzoique ph nol alcool benzylique pKa 4 2 pKa 9 99 pK
99. se dont le pK est de 4 2 1 On pr pare 500 0 mL d une solution S en dissolvant dans l eau 0 500 g d acide benzoique a Calculer la solubilit en mol de l acide benzoique Tout l acide benzoique se dissout il dans l eau 3 b Quelle est alors la concentration molaire en acide benzoique de la solution S 3 c Ecrire l quation de la r action de l acide benzoique avec l eau 2 d Le pH de la solution S est de 3 2 Sans recourir au calcul des valeurs des concentrations quelle est la forme pr dominante du couple acide benzoique ion benzoate dans cette solution 4 e A pH 342 quelles sont les concentrations en acide benzoique 6 5 et en ions benzoate C6HsCO gt 3 f A partir des valeurs trouv es en e calculer les valeurs de la constante d acidit K et du pKa Cette derni re valeur est elle en accord avec celle fournie dans l nonc ci dessus 3 Cfr J F Le Mar chal et al Chimie Terminale S Paris Hatier Micromega p 124 Olympiade de chimie 2005 probl mes 3 Fedichem d inscription rayon Fedichem 2 On pr pare une autre solution S en dissolvant 50 0 g de benzoate de sodium C6HsCO gt Na dans 400 0 mL cm d eau On y ajoute un peu d une solution aqueuse de chlorure d hydrog ne acide chlorhydrique et on constate que le pH de la solution de benzoate de d part diminue et qu il se forme un pr cipit Le pH final est de 4 2 a Quel est le pH de l
100. sodium d truit certaines substances ind sirables dissoutes dans l eau de piscine et amen es par les baigneurs transpiration urine restes de savons Comme d sinfectant on l ajoute pour tuer les bact ries Les r actions qui ont lieu peuvent tre d crites par les quations H50 1 NaOCI aq gt Na aq CIO ag CIO aq H 0 1 HCIO aq OH aq La constante d acidit K de l acide hypochloreux vaut 107 mell L acide hypochloreux d r gle le m tabolisme des bact ries et provoque leur mort il exerce un effet d sinfectant r el l oppos des ions CIO aq La concentration en HCIO sera donc maintenue la plus lev e possible lors de l usage de l hypochlorite de sodium en piscine L acide hypochloreux est aussi appel lt chlore actif libre gt A En milieu acide en pr sence d ions les ions CIO donnent lieu la formation de dichlore Cl suivant la r action CIO aq Cl aq gt Cl g Equilibrer pond rer l quation B Le d gagement accidentel de dichlore gazeux est g n ralement l origine des probl mes de suffocation survenus en piscine Le contr le du pH de l eau des piscines est donc absolument indispensable La figure ci apr s montre l volution des pourcentages des esp ces HCIO aq CIO aq et Cl aq en fonction du pH Avec le soutien de la Communaut Francaise de Belgique la Communaut Germanophone de Belgique Solvay Le Soir UCB Pharma
101. spirine simple contient 500 mg d acide ac tylsalicylique Il est agit dans un verre avec 50 cm mL d eau et la solution obtenue V 50 a un pH de 2 6 2 Calculer la masse d acide ac tylsalicylique que l on peut effectivement dissoudre dans 50 cm mL d eau l pt 3 4 g L x 0 050 L 0 17 g 3 Le comprim est il tout fait soluble dans le verre d eau Sinon calculer ce qu il reste comme masse non soluble pt Le comprim n est pas tout fait soluble Masse non dissoute 0 500 g 0 17 g 0 33 g 4 Justifier partir de l extrait d article ci dessus que cette pr paration de l aspirine peut irriter la muqueuse gastrique 1 pt L aspirine rest e non dissoute 0 33 g peut irriter la muqueuse gastrique 6 Inspir de J MESPLEDE et coll Chimie Terminale S p 152 Rossy sous Bois Breal 2002 A C Lg Olympiade francophone de chimie 2003 9 5 a Ecrire la r action de l acide ac tylsalicylique avec l eau 1 pt HA H 0 gt Hai 4 1 b A partir de la mesure du pH tablir par calcul si la r action de l acide HA avec l eau est partielle ou compl te quantitative D apr s 1 O NM et comme pH 2 6 1x10 7 mol L 1 2 5 pts HA Jinitiale solution satur e HE a 0 0189 mol L 180 17 gmol Comme x10 mol 0 00251 0 0189 la r action 1 est partielle c Montrer par calcul que la valeur du pK de l acide ac tylsalicyliqu
102. st HCIO chlore actif lpt b Le r ducteur est Na2S03 sulfite de sodium lpt c CIO 2 H 2 e gt CF H20 lpt d S032 2 S042 2 H 2e lpt e CIO S032 2 CI SO42 4 pts f M HCIO 52 5 g mol M Nao SO3 126 g mor 410 g de HCIO correspondent 410 g 52 5 g mol I x 126 g mol 1 1003 g 1 kg de Na SO3 3 pts E Masse de HCIO transformer 3 5 1 5 10 3 g L 1 103 L m 3 x 750 m 1500 g Masse de sulfite de sodium ajouter selon les instructions 1500 410 3 66 kg PROBL ME 2 22 points 2 pts 1 On pr l ve la pipette 10 mL de vinaigre commercial b On transf re ces 10 mL dans un ballon jaug de 100 mL sec ou rinc l eau d sionis e c On compl te jusqu au trait de jauge avec de l eau d sionis e 1 5 pt 2 Le becher peut tre rinc l eau d sionis e VRAI Le becher peut tre parfaitement sec VRAI Le becher peut tre rinc avec la solution S que l on va y FAUX introduire A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2002 8 1 5 pt pt 1 pt 5 pts 3 pts 2 pts 5 pts 3 a O observe deux sauts de pH parce qu il y a deux acides un fort et un faible b KOH KCI HoO ou HCI OH H20 1 CH3 COOH CH3 COOK H20 ou OH H20 2 c La r action 2 ci dessus est l inverse de l quilibre de basicit de CH3 COO base conjugu e de CH3 COOH Dans l eau
103. t aussi obtenir le pH au point d quivalence de la mani re suivante pH 7 1 2 4 83 1 2 log 0 15 x 50 110 8 83 Olympiade de chimie 2006 probl mes 8 D rie A C Lg b prayon V fedichem Bar me R ponse PROBL ME 2 26 points REDOX ST CHIOM TRIE h Les demi quations d oxydation et de r duction conduisant l quation 1 s crivent Oxydation 2 x Mn aq 4 aq gt MnO2 s 2 H 0 1 2 2 R duction O aq 2 H2O 1 4e gt 4 aq 2 Mn aq 4 Ox aq gt 2 MnO s 2 H20 1 1 1 Les demi quations des r actions 2 et 3 s crivent R duction MnO s 4 H aq 2 e gt 2 Oxydation 2I aq b aq 2 e MnO s 2I aq 4 H ag gt Mn ag b aq 2 H200 2 2 Oxydation 2 S O aq gt S406 aq 2e R duction 2e 2 2 205 aq b aq gt Se aq 2 I aq 3 J Le nombre de moles d ions S203 aq n cessaires pour r agir avec 1 mole de dioxyg ne 4 vaut 1 mol de fournit 2 mol de MnO qn 1 qui fournissent 2 mol de 15 qn 2 qui n cessiteront 4 mol de S203 qn 3 n S203 245 x 10 x 0 0112 mol L 2 744 x 10 mol k Le nombre de moles de dioxyg ne dissous dans 25 0 mL d eau naturelle vaut 4 n O2 2 744 x 10 4 6 86 x 10 mol 1 La concentration en mol L de dioxyg ne dissous dans l chantillon d eau naturelle
104. t aussi remplacer l oxyg ne par un groupe CH le nombre d atome de carbone passant alors 10 et celui de l hydrog ne 16 D apr s la formule d finissant le nombre de cycles qu elle contient on obtient 2 9 2 14 2 3 ou 2 x 10 2 16 2 73 R ponse 4 4 8 points La mol cule 4 contient bien des carbones asym triques Ils sont au nombre de 4 et sont entour s sur la formule CH 4 H5C N d inscription A Fedichem A C Lg k y lt BRUXELLES Prayon Fedichem OLYMPIADE FRANCOPHONE DE CHIMIE 2006 PROBLEMES NIVEAU II l ves de 6 me Ch res amies chers amis chimistes Nous vous f licitons pour votre participation l Olympiade de chimie et nous vous souhaitons plein succ s dans cette preuve ainsi que dans vos tudes et dans toutes vos entreprises futures Nous vous f licitons aussi d avoir r ussi la premi re preuve ce qui vous permet aujourd hui d aborder l preuve Probl mes Vous trouverez ci apr s 4 questions Les mati res sur lesquelles portent ces questions sont la chimie g n rale la st chiom trie le pH l oxydor duction et la chimie organique Vous disposez de deux heures pour r pondre Vous pouvez utiliser une machine calculer non programmable mais vous ne devez tre en possession d aucun document personnel R pondez chacun des probl mes sur la feuille o figure l nonc Indiquez clairement votre raisonnement et vos calculs
105. tionn e dans la table des constantes d acidit et des pK figurant la fin du probl me 3 Inspir de J MESPLEDE et coll Chimie Terminale S p 152 Rossy sous Bois Breal 2002 A C Lg Olympiade francophone de chimie 2003 3 Pour viter les inconv nients de l aspirine on vend des poudres moins agressives contenant non plus de l acide ac tylsalicylique mais de l ac tylsalicylate de sodium et du bicarbonate hydrog nocarbonate de sodium En France une de ces pr parations est vendue sous le nom Catalgine Dans les concentrations utilis es l hydrog nocarbonate bicarbonate de sodium et l ac tylsalicylate de sodium sont totalement solubles dans l eau Pour simplifier l criture on notera par NaA l ac tylsalicylate de sodium Lorsqu un sachet de Catalgine porte l indication lt Catalgine 0 50 g gt cela signifie que le principe actif a t fabriqu par r action compl te quantitative de 0 50 g l acide ac tylsalicylique avec de l hydroxyde de sodium NaOH 6 Ecrire l quation de neutralisation de l acide ac tylsalicylique 7 Comme un sachet de lt Catalgine 0 50 g gt contient 0 80 g d un m lange d ac tylsalicylate de sodium et d hydrog nocarbonate de sodium calculer les quantit s de mati re et les masses a d ac tylsalicylate de sodium masse molaire mol culaire 202 15 g mol b d hydrog nocarbonate de sodium masse molaire mol culaire 84 01 g mol Pa
106. tique 1 l ments de la famille des lanthanides 2 l ments de la famille des actinides Constantes R 8 31 J mor K 1 821x107 L atm mor K Volume d un gaz id al 273 K et 101 325 Pa 22 4 dm mor L mol 1 1 F 9 65 x 10 C mor NA 6 02 x 1023 Formules simplifi es de pH Acide faible Base faible 1 1 1 1 pH log cacide pH p Ka log cacide 14 log cbase pH 7 log case 2 2 2 2 78 Chase M lange tampon pH pKa log acide A 25 Ky Ku o H30 Ion Luc Olympiade de chimie 2005 probl mes 2 p N d i iption mn P Fedichem inscription A C Lg lt Si BRUXELLES Fedichem gt Solutions PRAYON Litre L et dm repr sentent la m me unit de volume Toutes les unit s ont t donn es en L Bar me PROBL ME 1 30 points pH ST CHIOM TRIE L acide benzo que Utilis dans les boissons de type soda l acide benzoique CGH5CO H est un conservateur alimentaire cod E210 C est un solide blanc d aspect soyeux de masse molaire 122 13 g imei il est peu soluble dans l eau sa solubilit temp rature ordinaire est de 3 4 g E 25 C Le benzoate de sodium CcH5CO Na est un solide ionique de masse molaire 144 11 g mol tr s soluble dans l eau sa solubilit est d environ 625 g p une temp rature ambiante de 25 C L acide benzoique et l ion benzoate constituent un couple acide ba
107. urique 6 mol puis environ 100 mL d eau d sionis e On titre cette solution par une solution de permanganate de potassium de concentration 2 1 1 00 x 10 mol L L quivalence est obtenue apr s l addition de 18 7 mL de la solution de permanganate de potassium N B On consid re que la masse volumique des solutions est gale celle de l eau pure soit 1 00 kg L a Quel mat riel faut il utiliser pour pr lever les 25 0 mL de la solution de peroxyde d hydrog ne titrer Entourer la bonne r ponse Une burette Une prouvette Un ballon jaug gradu e gradu e Une pipette b Quel instrument faut il utiliser pour ajouter progressivement la solution aqueuse de permanganate de potassium Entourer la bonne r ponse Une pipette Une burette Une prouvette Un ballon jaug gradu e gradu e c Quel instrument faut il utiliser pour pr parer les 100 0 mL de la solution aqueuse de peroxyde d hydrog ne Entourer la bonne r ponse Une pipette Une burette Une prouvette Un ballon jaug gradu e gradu e 3 Inspir de la question du Baccalaur at europ en 2004 Olympiade de chimie 2005 probl mes Prayon V Fedichem J d i iption mn S Fedichem inscription A C Lg gt BRUXELLES d Quel r cipient convient le mieux pour r aliser le titrage si l on doit agiter le m lange r actionnel la main Entourer la bonne r ponse
108. ut contact prolong entre l acide ac tylsalicylique solide et la muqueuse que les laboratoires ont travaill diverses formulations de l aspirine La formule semi d velopp e de l acide salicylique C703H6 masse molaire mol culaire 138 13 g mol est La solubilit de l acide ac tylsalicylique dans l eau est de 3 4 g dm g L5 Pour simplifier l criture on notera par HA la formule de l acide ac tylsalicylique 1 Nommer les deux fonctions fix es sur le cycle benz nique de l acide salicylique de l acide ac tylsalicylique Un comprim d aspirine simple contient 500 mg d acide ac tylsalicylique Il est agit dans un verre avec 50 cm mL d eau et la solution obtenue V 50 a un pH de 2 6 2 Calculer la masse d acide ac tylsalicylique que l on peut effectivement dissoudre dans 50 cm mL d eau 3 Le comprim est il tout fait soluble dans le verre d eau Sinon calculer ce qu il reste comme masse non soluble 4 Justifier partir de l extrait d article ci dessus que cette pr paration de l aspirine peut irriter la muqueuse gastrique 5 a Ecrire la r action de l acide ac tylsalicylique avec l eau b A partir de la mesure du pH tablir par calcul si la r action de l acide HA avec l eau est partielle ou compl te quantitative c Montrer par calcul que la valeur du pK de l acide ac tylsalicylique correspond bien celle qui est men
109. vaut 4 6 86 x 10 mol 0 025 L 2 744 x 10 mol L m La quantit de dioxyg ne dissous en ppm dans cette eau naturelle vaut 4 Masse Oo 2 744 x 10 mol L x 32 g mol 8 78 10 g L 8 78 mg L 8 78 ppm n Le volume en mL de dioxyg ne dissous dans 1 00 L de cette eau naturelle dans les conditions normales de temp rature et de pression O C sous une pression de 1 atm 101300 Pa vaut 4 V 22 4 L mol x 2 744 x 10 mol 0 00615 L 6 15 mL Olympiade de chimie 2006 probl mes 9 D rie eege prayon Fedichem Bar me R ponse PROBL ME 3 25 points Dosage de l eau de mer A c L quation correspondant la r action entre les ions et les ions Ag s crit 3 CT aq Ag aq gt AgCI s d Calculez la concentration des ions chlorure dans l eau de mer n aq 0 100 mol L x 6 85 x 10 L 6 85 x 10 mol 6 n CI aq 6 85 x 10 mol dans 15 mL soit une concentration en CI de c CT aq 6 85 x 107 15 x 1000 4 57 x 10 pour l eau de mer dilu e ou 0 457 mol L pour la solution initiale avant la dilution d un facteur 10 B c Ecrivez l quation correspondant la r action entre les ions sulfate et les ions baryum donnant lieu la formation de sulfate de baryum 3 Bai aq SO aq gt BaSO s d Calculez la concentration des ions sulfate dans l eau de mer La masse molaire de BaSO vaut 137 33 32 07 64 233 4 g mol A partir de 100 mL
110. ve cet quilibre 3 Un contr le du pH de l eau d une piscine d un volume de 100 m d eau montre qu il est de 7 8 On ajoute alors des granul s l eau de la piscine afin d obtenir un pH rectifi de 7 6 a Calculez la masse d hydrog nosulfate de sodium qui doit tre ajout e l eau de la piscine suivant les indications de l tiquette pour effectuer cette rectification du pH 16 Fiches Hatier Bac TS Chimie A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2001 6 me ann e Premi re preuve 16 b Pr cisez quelle est alors l esp ce chimique pr pond rante dominante du couple HSO47 SO42 dans la piscine c D duisez en la concentration en ions sulfate dans l eau de la piscine apr s rectification du pH en supposant qu il n y avait pas d esp ces appartenant au couple HSO47 SO42 avant l addition des granul s 4 On veut v rifier que les granul s contiennent bien 90 96 en masse d hydrog nosulfate de sodium Pour cela on dissout une masse m 1 00 g de granul s dans 100 mL d eau d min ralis e On obtient une solution S On pr l ve un volume VA 20 0 mL de la solution S que l on titre en pr sence d un indicateur color de pH avec une solution aqueuse d hydroxyde de sodium dont la concentration est de 0 100 mol L Le titrage n cessite un volume de 15 0 mL de la solution d hydroxyde de sodium a Repr sentez le dispositif exp rimental du titrage sous le forme d un sch ma annot b crivez l qu
111. ydant ou un r ducteur p 4 Justifiez cotre r ponse au mloyen des nombres d oxydation c Le permanganate de potassium est souvent utilis en solution aqueuse pour doser certains compos s par exemple certains compos s du soufre Le tableau ci dessous donne le classement de deux couples redox pouvoir MnO aq pouvoir oxydant r ducteur croissant S solide H aq croissant Ecrivez les quations quilibr es pond r es correspondant aux demi r cations et la r action globale spontan e qui se produirait lorsque les diff rentes esp ces mentionn es sont en pr sence d Un chantillon d eau pollu e est analys dans le but de doser le sulfure d hydrog ne en utilisant une solution acidifi e de permanaganate de potassium de concentration connue On obtient les r sultats suivants 3 iode 3 25 0 mL cm d eau pollu e r agoissent avec exactement 22 1 mL cm de la solution de permanganate de potassium acidifi e contenant 2 52 g de permanagate de potassium par litre de solution 1 Faites un sch ma du montage exp rimental que vous utiliseriez pour doser un ach ntillon de la solution pollu e par le sulfure d hydrog ne ii Comment observe t on le terme du titrage 15 Inspir du Probl me 2 de la Comp tition nationale de la 23 me Olympiade autrichiennede Chimie Landeck 1997 A C Lg Olympiade francophone de Chimie 2001 6 me ann e Premi re preuve 14D iii Calculez l

Problèmes (6e) (2000-2007) - Association des Chimistes de l`ULg

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Probl&egrave;mes (6e) (2000-2007) - Association des Chimistes de l`ULg

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