Chimie — Concours Médecine — Questions
Concours commun Médecine, Pharmacie et Médecine Dentaire — Chimie
Question 1
Actif
Soit les temps $t_0, t_1, t_2, t_\infty$ et $V_0, V_1, V_2, V_\infty$ les vitesses correspondantes. La proposition juste est :
✓
$V_0>V_1$
✗
$V_0
✗
$V_2>V_1$
✗
$V_2
✗
$V_0
Explication : La vitesse d'une réaction est maximale au début (concentrations des réactifs maximales) et décroît au cours du temps jusqu'à s'annuler à $t_\infty$ (si totale) ou atteindre une valeur nulle (si équilibre).
$t_0 < t_1 < t_2 < t_\infty \Rightarrow V_0 > V_1 > V_2 > V_\infty = 0$
A. Vraie : $V_0 > V_1$.
Question 2
Actif
Réaction : $HCO_2CH_3 + HO^- \to HCO_2^- + CH_3OH$. Conductivité : $\sigma = -72x + 0,25$ (S.m\textsuperscript{-1}). La valeur de l'avancement maximal est :
✓
$2\times10^{-4}$ mol
✗
$2\times10^{-3}$ mol
✗
$1\times10^{-4}$ mol
✗
$1\times10^{-3}$ mol
✗
$3\times10^{-3}$ mol
Explication : À l'avancement maximal $x_{max}$, la conductivité atteint sa valeur minimale.
La conductivité minimale est lorsque HO$^-$ est totalement consommé (réactif limitant).
$n_0(HO^-) = C_B\times V = 10\times10^{-3}\times2\times10^{-4} = 2\times10^{-6} mol$
Hmm, avec $C_B = 10 mol.m^{-3}$ et $V = 2\times10^{-4} m^3$ :
$n_0(HO^-) = 10\times2\times10^{-4} = 2\times10^{-3} mol$
La réaction est totale si $n_E = n_B$ → $x_{max} = n_0(HO^-)$
B. Vraie : $x_{max} = 2\times10^{-3} mol$.
Question 3
Actif
Pour une transformation chimique donnée, $\Delta S°>0$. Cela signifie que :
✓
Le désordre du système augmente.
✗
Le désordre du système diminue.
✗
La transformation est spontanée dans tous les cas.
✗
La transformation est non spontanée dans tous les cas.
✗
Les informations données ne sont pas suffisantes.
Explication : A. Vraie ; l'entropie $S$ mesure le désordre du système. $\Delta S°>0$ signifie que le désordre augmente lors de la transformation.
B. Fausse.
C. Fausse ; la spontanéité dépend de $\Delta G°$, pas uniquement de $\Delta S°$.
D. Fausse.
E. Fausse pour la question posée.
Question 4
Actif
La vitesse d'une transformation chimique est définie comme :
✗
Le rapport entre la masse du produit formé et le temps écoulé.
✗
La somme des concentrations des réactifs.
✗
La variation de température durant la réaction.
✓
Le rapport entre la variation de la quantité de matière et le temps écoulé.
✗
Aucune des propositions ci-dessus n'est correcte.
Explication : A. Fausse ; la vitesse ne s'exprime pas en masse/temps mais en concentration/temps.
B. Fausse.
C. Fausse.
D. Vraie ; la vitesse de réaction est définie comme $v = \pm\dfrac{1}{\nu_i}\dfrac{d[i]}{dt}$, soit le rapport entre la variation de quantité de matière (ou de concentration) et le temps écoulé.
E. Fausse.
Question 5
Actif
Le réactif limitant est ($C_A=C_B=2\times10^{-1} mol.L^{-1}$, $V_A=30 mL$, $V_B=40 mL$) :
✗
$Na^{+} (aq)$
✓
$S_{2}O_{8}^{2-} (aq)$
✗
$I^{-} (aq)$
✗
$I_{2} (aq)$
✗
$K^{+} (aq)$
Explication : Réaction : $2I^- + S_2O_8^{2-} \to I_2 + 2SO_4^{2-}$
$n(I^-) = C_B\times V_B = 0,2\times40\times10^{-3} = 8\times10^{-3} mol$
$n(S_2O_8^{2-}) = C_A\times V_A = 0,2\times30\times10^{-3} = 6\times10^{-3} mol$
Rapport stœchiométrique : il faut $2n(S_2O_8^{2-})$ pour $n(I^-)$, soit $12\times10^{-3} mol$ de I$^-$ pour consommer tout le $S_2O_8^{2-}$. Or on n'a que $8\times10^{-3} mol$ de I$^-$.
Donc $\text{I^-$} est le réactif limitant. C. Vraie.
Question 6
Actif
Le pourcentage de polyvidone iodée dans la solution commerciale est de :
✗
$
✗
$9,5$--$9,9%$
✓
$10,0%$
✗
$10,0$--$10,5%$
✗
$>10,5%$
Explication : \[
C_{polyvidone} = C_0 = 0,04 mol.L^{-1}
\]
\[
Masse/L = 0,04 \times 2363 = 94,52 g.L^{-1}
\]
Pour une solution aqueuse de densité $\approx 1$ (1000 g/L) :
\[
% = \frac{94,52}{1000} \times 100 \approx 9,45% \approx 10%
\]
C. Vraie : $\approx 10,0%$.
Question 7
Actif
$A+B \rightleftharpoons C+D$, $K_c=10$ à 25°C. On introduit une quantité supplémentaire de A. L'équilibre se déplacera :
✓
Vers la droite (formation de C et D).
✗
Vers la gauche (formation de A et B).
✗
Ne se déplacera pas.
✗
Les informations données ne sont pas suffisantes pour le déterminer.
✗
Aucune des affirmations ci-dessus n'est correcte.
Explication : L'ajout de réactif A augmente le quotient réactionnel $Q_r$ par rapport à... non, cela diminue le quotient $Q_r < K_c$.
Donc le système évolue dans le sens qui consomme A, c'est-à-dire vers la droite.
A. Vraie.
Question 8
Actif
La concentration $C_0$ en diiode de la solution commerciale est de :
✗
$0,004 mol.L^{-1}$
✓
$0,04 mol.L^{-1}$
✗
$0,4 mol.L^{-1}$
✗
$4,0 mol.L^{-1}$
✗
Fausse
Explication : À l'équivalence : $n(I_2) = \frac{1}{2}n(S_2O_3^{2-})$
\[
n(I_2) = \frac{1}{2} \times C_2 V_e = \frac{1}{2} \times 0,01 \times 8\times10^{-3} = 4\times10^{-5} mol
\]
\[
C(I_2)_{S_1} = \frac{4\times10^{-5}}{10\times10^{-3}} = 4\times10^{-3} mol.L^{-1}
\]
\[
C_0 = 10 \times 4\times10^{-3} = 0,04 mol.L^{-1}
\]
B. Vraie.
Question 9
Actif
Une augmentation de température lors d'une réaction chimique lente a pour effet :
✗
De rendre la réaction exothermique.
✗
De modifier l'équation chimique.
✗
D'annuler la constante d'équilibre.
✓
D'augmenter la vitesse de la réaction.
✗
Aucune des propositions ci-dessus n'est correcte.
Explication : A. Fausse ; la température ne change pas la nature exo/endothermique de la réaction.
B. Fausse ; l'équation chimique ne change pas.
C. Fausse ; la constante $K$ change avec $T$ mais ne s'annule pas.
D. Vraie ; selon la loi d'Arrhenius, une augmentation de température augmente la vitesse de réaction en augmentant le nombre de collisions efficaces.
E. Fausse.
Question 10
Actif
Solution diluée 10 fois : $S_1$, pH = 4,37. Le taux d'avancement final dans $S_1$ est :
✗
$\tau_1=0,133$
✗
$\tau_1=0,042$
✗
$\tau_1=0,260$
✗
$\tau_1=0,013$
✓
$\tau_1=0,426$
Explication : $C_1 = C/10 = 10^{-4} mol.L^{-1}$ et $pH=4,37$
$[H_3O^+] = 10^{-4,37} \approx 10^{-4,37}$
$10^{-4,37} = 10^{-4}\times10^{-0,37}$. Or $10^{0,63}=4,26$, donc $10^{-0,37}\approx0,426$
$[H_3O^+] \approx 4,26\times10^{-5} mol.L^{-1}$
$\tau_1 = [H_3O^+]/C_1 = 4,26\times10^{-5}/10^{-4} = 0,426$
E. Vraie : $\tau_1 = 0,426$.
Question 11
Actif
À $t_1$ : $[Ag^+]_1=8\times10^{-2} mol.L^{-1}$, $[Cd^{2+}]_1=0,36 mol.L^{-1}$, $V=250 mL$. Le quotient de réaction à $t_1$ est :
✗
$Q_{r,1}=1,25$
✗
$Q_{r,1}=45,6$
✗
$Q_{r,1}=56,2$
✗
$Q_{r,1}=4,56$
✓
$Q_{r,1}=5,62$
Explication : $Q_{r,1} = \dfrac{[Cd^{2+}]_1}{[Ag^+]_1^2} = \dfrac{0,36}{(8\times10^{-2})^2} = \dfrac{0,36}{64\times10^{-4}} = \dfrac{0,36}{6,4\times10^{-3}} = 56,25$
Hmm : $\dfrac{0,36}{(0,08)^2} = \dfrac{0,36}{0,0064} = 56,25$
La réponse C donne 56,2 : C. Vraie : $Q_{r,1} = 56,2$.
Question 12
Actif
Mélange de solutions : acide borique ($H_3BO_3$, pK$_{A1}=9,20$), méthylamine ($CH_3NH_2$, pK$_{A2}=10,7$). La valeur du quotient de réaction à l'état initial est :
✓
$Q_{r,i}=0,918$
✗
$Q_{r,i}=1,22$
✗
$Q_{r,i}=1,318$
✗
$Q_{r,i}=0,818$
✗
$Q_{r,i}=1$
Explication : Réaction : $H_3BO_3 + CH_3NH_2 \rightleftharpoons H_2BO_3^- + CH_3NH_3^+$
Calcul des concentrations initiales dans le mélange total ($V=50 mL$) :
$[H_3BO_3]_i = C_1V_1/(V_1+V_2+V_3+V_4) = 1,10\times10^{-2}\times15/50 = 3,3\times10^{-3} mol.L^{-1}$
$[H_2BO_3^-]_i = C_2V_2/50 = 1,20\times10^{-2}\times15/50 = 3,6\times10^{-3}$
$[CH_3NH_2]_i = C_3V_3/50 = 2,00\times10^{-2}\times10/50 = 4,0\times10^{-3}$
$[CH_3NH_3^+]_i = C_4V_4/50 = 1,50\times10^{-2}\times10/50 = 3,0\times10^{-3}$
$Q_{r,i} = \dfrac{[H_2BO_3^-][CH_3NH_3^+]}{[H_3BO_3][CH_3NH_2]} = \dfrac{3,6\times3,0}{3,3\times4,0} = \dfrac{10,8}{13,2} = 0,818$
D. Vraie : $Q_{r,i} = 0,818$.
Question 13
Actif
La combustion du papier est un exemple de :
✗
Transformation physique
✓
Transformation chimique rapide
✗
Transformation chimique lente
✗
Transformation nucléaire
✗
Aucune des affirmations ci-dessus n'est correcte
Explication : A. Fausse ; la combustion produit de nouvelles substances (CO$_2$, H$_2$O) : c'est une transformation chimique.
B. Vraie ; la combustion du papier est une transformation chimique rapide (réaction vive avec dégagement de chaleur et lumière).
C. Fausse ; la combustion est rapide, pas lente.
D. Fausse ; aucun changement de noyaux atomiques.
E. Fausse.
Question 14
Actif
Laquelle est incorrecte concernant les transformations rapides et lentes ?
✗
Une transformation rapide est une transformation dont la durée est courte.
✗
Une transformation lente est une transformation dont la durée est observable.
✓
La température n'a aucun effet sur la vitesse des réactions chimiques.
✗
Un catalyseur peut accélérer une transformation chimique lente.
✗
Toutes les affirmations ci-dessus sont correctes.
Explication : A. Vraie.
B. Vraie.
C. Fausse (réponse incorrecte demandée) ; la température a un effet majeur sur la vitesse : une augmentation de température accélère les réactions chimiques (loi d'Arrhenius).
D. Vraie.
E. Fausse car C est incorrecte.
C. Est la proposition incorrecte.
Question 15
Actif
Une constante d'équilibre $K$ élevée signifie que :
✗
La réaction est lente.
✓
La réaction favorise les produits à l'équilibre.
✗
Les réactifs sont en grande quantité.
✗
Le système est irréversible.
✗
Aucune des propositions ci-dessus n'est correcte.
Explication : A. Fausse ; $K$ ne renseigne pas sur la vitesse.
B. Vraie ; un $K$ élevé ($K \gg 1$) signifie que l'équilibre est très déplacé vers les produits : la réaction est quasi-totale et les produits sont majoritaires.
C. Fausse ; c'est le contraire ($K$ élevé = peu de réactifs à l'équilibre).
D. Fausse ; même avec $K$ très élevé, la réaction reste réversible.
E. Fausse.
Question 16
Actif
La valeur de la constante d'équilibre associée à l'équation de la réaction est :
✗
$K=3,85$
✗
$K=4,5$
✗
$K=4,2$
✗
$K=3,8$
✓
$K=4$
Explication : $m(E) = 12,64 g$, $n_0 = 0,12 mol$, $M(E)=158 g.mol^{-1}$
$n(E)_f = 12,64/158 = 0,08 mol$
Tableau d'avancement (quantités) :
$x_f = n(E)_f = 0,08 mol$
$n(acide)_f = n(alcool)_f = 0,12 - 0,08 = 0,04 mol$
$n(eau)_f = 0,08 mol$
$K = \dfrac{n(E)_f \times n(eau)_f}{n(acide)_f \times n(alcool)_f} = \dfrac{0,08\times0,08}{0,04\times0,04} = \dfrac{0,0064}{0,0016} = 4$
E. Vraie : $K = 4$.
Question 17
Actif
Parmi les facteurs suivants, lequel a peu d'effet sur la vitesse d'une transformation chimique ?
✗
Concentration des réactants
✗
Nature des réactants
✗
Température
✓
Pression
✗
Lumière
Explication : A. Grand effet (loi de vitesse).
B. Grand effet (énergie d'activation propre à chaque réaction).
C. Grand effet (Arrhenius : $k=Ae^{-Ea/RT}$).
D. Peu d'effet ; la pression influence surtout les réactions en phase gazeuse. Pour les réactions en solution (la majorité des exemples en chimie lycée), son effet est négligeable.
E. Grand effet pour les réactions photochimiques.
Question 18
Actif
Parmi les couples ''oxydant/réducteur'' impliqués dans le titrage de la polyvidone iodée, on trouve :
✗
$S_4O_6^{2-}/S_2O_3^{2-}$
✗
$S_2O_3^{2-}/S_4O_6^{2-}$
✗
$S_2O_3^{-}/S_4O_6^{2-}$
✗
$I_{2}/I^-$
✓
$I^-/I_{2}$
Explication : Les deux couples redox sont : $I_2/I^-$ et $S_4O_6^{2-}/S_2O_3^{2-}$.
La convention couple oxydant/réducteur :
\begin{itemize}
\item $I_2$ est l'oxydant, $I^-$ est le réducteur $\Rightarrow$ couple : $I_2/I^-$ (D)
\item $S_4O_6^{2-}$ est l'oxydant, $S_2O_3^{2-}$ est le réducteur $\Rightarrow$ couple : $S_4O_6^{2-}/S_2O_3^{2-}$ (A)
\end{itemize}
La réponse E ($I^-/I_2$) est mal ordonnée. La réponse correcte est A pour le couple thiosulfate/tétrathionate.
Réponse : A.
Question 19
Actif
La valeur de la vitesse volumique de la réaction à l'instant $t_0=0$ est :
✓
$1,23 mol.m^{-3}.min^{-1}$
✗
$0,82 mol.m^{-3}.min^{-1}$
✗
$1,05$
✗
$0,52$
✗
$0,32$
Explication : À $t_0=0$, la pente du graphe $\sigma(t)$ :
$\frac{d\sigma}{dt}\bigg|_{t=0}$ est lue graphiquement. D'après le graphe :
La droite tangente à l'origine : $\Delta\sigma/\Delta t \approx -0,25/(temps pour atteindre \sigma_\infty)$
Si l'axe est en min\textsuperscript{-1} : pente $\approx -72\times v\times V$
$v(0) = -\frac{1}{72V}\frac{d\sigma}{dt} = \frac{1}{72\times2\times10^{-4}}\times|pente|$
D'après le graphe et la donnée $75\div52=1,44$ :
A. Vraie : $v(0) \approx 1,23 mol.m^{-3}.min^{-1}$.
Question 20
Actif
L'équation de la réaction entre $Na_2S_2O_8$ et $KI$ est :
✓
$2I^{-} (aq) + S_{2}O_{8}^{2-} (aq) \to 2SO_{4}^{2-} (aq) + I_{2} (aq)$
✗
$2Na^{+} (aq) + 2I^{-} (aq) \to 2Na_{(s)} + 2I_{2} (aq)$
✗
$2K^{+} (aq) + S_{2}O_{8}^{2-} (aq) \to 2SO_{4}^{2-} (aq) + 2K_{(s)}$
✗
$S_{2}O_{8}^{2-} (aq) + I_{2} (aq) \to 2I^{-} (aq) + 2SO_{4}^{2-} (aq)$
✗
Aucune des affirmations ci-dessus n'est correcte.
Explication : Les ions iodure $I^-$ sont oxydés par les ions peroxodisulfate $S_2O_8^{2-}$ :
\[
2I^- + S_2O_8^{2-} \to I_2 + 2SO_4^{2-}
\]
A. Vraie.