Concours d'accès en 1ère année du cycle préparatoire

Épreuve de Chimie

Cocher la bonne réponse: une réponse juste: 1pts, une réponse fausse ou pas de réponse: 0pts

Si vous voulez être discipliné, la durée est 30 minutes.

Question 1 :

Quel volume d'eau doit-on ajouter à 200 ml d'une solution de KOH de concentration égale à 1,5 mol.L⁻¹ pour obtenir une solution 1,0 mol.L⁻¹ ?

Question 2 :

Un litre d'une solution commerciale à base de KOH a une densité de 1,12. Le pourcentage massique de KOH est de 10%. M(KOH) = 56 g.mole⁻¹. La concentration en KOH est égal à :

Question 3 :

Quel volume faut-il prélever d'une solution de 80 ml de HNO₃ à 4.10⁻² mole.L⁻¹ pour préparer 200 mL d'une solution de HNO₃ à 8.10⁻⁴ mole.L⁻¹ ?

Question 4 :

Le pH de 200 mL d'hydroxyde de potassium KOH 0.001 mole.L⁻¹ est égal à:

Question 5 :

Le pH de 100 mL d'acide chlorhydrique HCl 0.001 mole.L⁻¹ est égal à:

Question 6 :

Le pH d'un mélange de 450 mL d'acide chlorhydrique 0.001 mole.L⁻¹ et de 550 mL d'hydroxyde de potassium 0.001 mole.L⁻¹ est égal à:

Question 7 :

Une solution de 400 mL d'un acide faible AH à 4.10⁻³ mole.L⁻¹ a un pH = 3, le taux (τ) d'avancement de la réaction de dissociation de cet acide est égal à :

Question 8 :

A l'anode d'une pile, il y a une :

Question 9 :

Quel volume d'Hydroxyde de potassium KOH à 1.10⁻³ mole.L⁻¹ est nécessaire pour neutraliser 10 mL d'une solution de H₂SO₄ à 3.10⁻² mole.L⁻¹ ?

Question 10 :

A la cathode d'une pile, il y a une :

Question 11 :

Quel volume d'Hydroxyde de potassium KOH à 1.10⁻³ mole.L⁻¹ est nécessaire pour neutraliser 10 mL d'une solution de HCl à 3.10⁻² mole.L⁻¹ ?

Question 12 :

Quelle masse sera dissoute si on fait passer sur une anode en cuivre, un courant de 80 µA pendant 20 mn. M(Cu= 64 g.mole⁻¹, F = 96000 C, z (nombre d'électrons mis en jeu) = 2

On se propose d'étudier le suivi temporel par mesure de pression de la réaction de l'acide sulfurique avec le zinc présent dans un échantillon de laiton, et la détermination du pourcentage en zinc dans cet alliage. Le cuivre ne réagit pas avec l'acide sulfurique.

La réaction du zinc (Zn) avec l'acide sulfurique (H2SO4) est modélisée par l'équation chimique suivante :

\[ \text{Zn}_{(s)} + 2\text{H}_3\text{O}^+_{(aq)} \rightarrow \text{Zn}^{2+}_{(aq)} + \text{H}_2(\text{g}) + 2\text{H}_2\text{O}_{(l)} \]

La figure 1 représente le schéma du montage expérimental utilisé pour réaliser ce suivi.

À l'instant \( t=0 \), on introduit un volume \( V_s = 100 \, \text{mL} \) d'une solution d'acide sulfurique de concentration molaire en ions \( \text{H}_3\text{O}^+ : [\text{H}_3\text{O}^+]_0 = 0,4 \, \text{mol.L}^{-1} \) dans un erlenmeyer bien scellé de volume \( V = 250 \, \text{mL} \) et contenant une masse \( m = 2,5 \, \text{g} \) de laiton en poudre.

On considère que la transformation se déroule dans un volume constant et à température constante. L'équation d'état des gaz parfaits : \( PV=nRT \) avec \( R=8,31 \, \text{Pa.m}^3.\text{mol}^{-1}.\text{K}^{-1} \) constante des gaz parfaits. La masse molaire du zinc est \( M = 65,4 \, \text{g.mol}^{-1} \).

On donne :

\[ \frac{2,5}{65,4} = 3,82 \times 10^{-2} \, \text{mol.L}^{-1} \] \[ 8,31 \times 298 = 2476,38 \] \[ \frac{1}{2476,38} = 4 \times 10^{-4} \] \[ \frac{1}{2,5} = 0,4 \]

À l'instant \( t=0 \), le capteur de pression (manomètre) affiche la valeur \( P_o = 102 \, \text{kPa} \) (pression atmosphérique). Le dihydrogène produit au cours de la réaction provoque une augmentation de pression \( \Delta P \) dans l'erlenmeyer. Au cours de l'évolution, le manomètre affiche à chaque instant la valeur de la pression totale \( P = P_o + \Delta P \) au sein de l'erlenmeyer.

Question 13 :

Quel est l'avancement de cette réaction :

Question 14 :

Quelle est l'expression de l'avancement x de la réaction à un instant t en fonction de R, T, V, et ΔP :

Question 15 :

Quelle est l'expression de ΔP en fonction de l'avancement x, l'avancement maximale x_max, P0 et P_max pression totale à l'état final de la transformation

Le graphe de la figure 2 représente la variation de \(\Delta P\) en fonction du temps (\(1 kPa\) en \(10^3 \text{Pa}\)). Les droites \(D\) et \(D'\) sont les tangentes à la courbe \(\Delta P = f(t)\).

Question 16 :

L'expression de la vitesse volumique d'une réaction est donnée par :

Question 17 :

Donner l'expression de dx/dt en fonction de \(ΔP, ΔP_{max}, x_{max}, dΔP\) et dt

Question 18 :

La valeur de la vitesse volumique de la réaction à l'instant \(t_0\)

Question 19 :

Déterminer le temps de demi-réaction

Question 20 :

Sachant que le zinc est le réactif limitant, calculer le pourcentage en zinc dans l'échantillon étudié.