UFR des Sciences et Techniques
Année universitaire 2003-2004.
DEUG SM STU et SV 1° année.
UEF 1.
ECUE C 11.
Examen de Chimie.
Vendredi 23 janvier 2004.
Durée globale de l’épreuve: trois heures.
b.Préciser
s’il s’agit d’une absorption ou d’une émission.
b.Expliquer
que l’énergie d’ionisation des métaux alcalins diminue lorsque
Z augmente.
b.Donner la représentation de Lewis de cet ion.
c.En
déduire la formule chimique Ma(SiO4)b
des silicates d’aluminium (M=Al), de magnésium (M=Mg) et de potassium
(M=K).
- L ‘étudiant ne traitera qu’ une seule question au choix -
(au choix) Donner l’expression de la fonction (2pz) de l’atome d’hydrogène. Décrire avec un maximum de précision la (ou les) surface(s) nodale(s). Que vaut la probabilité de trouver un électron 2p sur cette (ou ces) surfaces ?
(au choix) Quelle est la probabilité de présence de l’électron 1s d’un atome d’hydrogène dans l’état fondamental à l’intérieur d’une sphère centrée sur le noyau et de rayon 2a0 ?
on
donne :
Nous allons considérer dans ce qui suit la
molécule de fluorure d’hydrogène (HF)
Charge de l’électron, e=1,602x10-19 C
Célérité de la lumière c = 3 x 108 m.s-1
E0 = -13.56 eV
Nombre d’Avogadro NA=6.022x1023 mol-1
mNeutron=1,67493 x 10-27 kg
mélectron= 9,1091 x 10-31 kg
E0= -13,56 eV
Formulaire
des fonctions d’ondes des atomes hydrogénoïdes
Les données numériques relatives à des constantes physiques nécessaires à la résolution des exercices sont données en fin de sujet.
Donner une définition précise des termes suivants en proposant un exemple pour chacun :
1. (0.25) Acide fort.
2. (0.25) Acide faible.
3. (0.25) Base forte.
4.
(0.25) Base faible.
Dans cet exercice toute formule approchée, éventuellement utilisée, devra être démontrée, ainsi que les conditions d’ approximation qu’elles impliquent.
On dispose d’une solution aqueuse constituée par un mélange d’acide chlorhydrique et d’acide méthanoïque, de formule HCO2H.
La concentration de chacun de ces deux acides est égale à 0,1 mol.L-1.
1.(0.5) Que vaudrait le pH de la solution si l’ acide chlorhydrique était seul ?
2. (0.5) Que vaudrait le pH de la solution si l’ acide méthanoïque était seul ?
3.
(1) Que vaut le pH de la solution lorsque les deux acides sont mélangés
?
On considère le dosage de 20 mL d’ une solution d’ acide méthanoïque par l’hydroxyde de sodium, de concentration 0,2 mol.L-1.
Le volume équivalent Ve mesuré est de 13 mL.
En déduire:
1.(0.5) La concentration initiale Ca de l’ acide méthanoïque (exprimée en mol.L-1).
2.(0.5) La valeur du pH de la solution avant d’ajouter l’ hydroxyde de sodium.
3.(0.5) La formule ionique et le nom du composé formé lorsque le volume V d’ hydroxyde de sodium vaut Ve.
4.(0.5) La valeur du pH de la solution lorsque le volume V d’ hydroxyde de sodium versé vaut Ve.
5.(0.5) La valeur du pH de la solution lorsque le volume V d’ hydroxyde de sodium vaut 2.Ve.
6.(0.5) La valeur du pH de la solution lorsque le volume V d’ hydroxyde de sodium vaut 0,5.Ve.
(le candidat n’en traitera qu’une seule)
On veut réaliser une solution tampon de pH = 4,0. On dispose pour réaliser cette solution d’ une solution d’acide méthanoïque de concentration C égale à 0,1 mol.L-1, et de volume V égal à 100 mL. On dispose également d’ une solution d’hydroxyde de sodium de concentration Cb égale à 0,5 mol.L-1.
1. (0.5) Donner l’expression qui lie le pH au rapport des concentrations des formes acides et basiques du couple à considérer.
2. (0.5) En déduire la façon d’opérer pour réaliser cette solution.
3. (0.5) Calculer b sachant que le pouvoir tampon b de la solution est donné par la formule :
b = Ln10. C. x.(1-x),
La courbe de dosage d’ une solution aqueuse de carbonate de sodium, Na2CO3, de concentration 0,1 mol.L-1, par l’ acide chlorhydrique, de concentration 0,2 mol.L-1.est donnée en annexe (feuille de papier millimétré).
1.(1) A partir de la courbe donner les formules qui permettent de calculer le pH de la solution lorsque le volume V d’ acide chlorhydrique versé est égal à : 0 ; Ve ; 2.Ve.
2. (0.5) Que constate-t-on lorsque V = 0,5.Ve ?
On dispose d’ une solution de 150 mL de chlorure de zinc (II), de concentration C égale à
0,1 mol.L-1.
On verse progressivement dans cette solution de l’ hydroxyde de sodium.
1. (0.25) Ecrire la réaction de précipitation qui aura lieu, ainsi que la constante d’équilibre associée à cette réaction.
2. (0.25) Donner le nom du composé solide ainsi formé.
3. (0.5) Pour quelle valeur de pH la précipitation commencera-t-elle?
4. (0.5) Quelle
masse de précipité peut-on obtenir ?
pKa HCO2H / HCO2- : 3,80.
pKa 1 H2CO3 / HCO3- : 6,4.
pKa 2 HCO3- / CO32- : 10,3.
Produit de solubilité Ks de Zn(OH)2, égal à 1,8.10-14, à 20°C.