Questions sur les conférences

Olympiades de la Chimie, Centre de Pau – Concours 2005 Page 1/12
XXIèmes Olympiades de la Chimie
Concours 2005 des classes de terminale
Prénom : ________________________________ Nom : ________________________________
Lycée : ________________________________ Professeur : ______________________________
Première partie « Chimie et habitat »
Questions sur les conférences
Recommandations ...................................................................................................................................... 2
Données ..................................................................................................................................................... 2
1. L’eau, notre fée du logis...................................................................................................................... 3
2. Le ciment et le plâtre........................................................................................................................... 5
3. Les matières plastiques ....................................................................................................................... 7
4. Les nettoyants ménagers ..................................................................................................................... 9
5. Les parfums synthétiques.................................................................................................................. 12
Union des Industries Chimiques
Olympiades de la Chimie
Centre de Pau

Olympiades de la Chimie, Centre de Pau – Concours 2005 Page 2/12
Recommandations
Ton portable, tu éteindras.
Tes voisins, tu oublieras.
Tes réponses, tu justifieras.
Ton écriture, tu soigneras.
De l’orthographe, tu te soucieras.
En silence, tu réfléchiras.
Données
On donne les masses molaires suivantes :
M(H) = 1 g/mol M(C) = 12 g/mol M(N) = 14 g/mol
M(O) = 16 g/mol M(Na) = 23 g/mol M(S) = 32 g/mol
M(Cl) = 35,5 g/mol M(K) = 39 g/mol M(Ca) = 40 g/mol

Olympiades de la Chimie, Centre de Pau – Concours 2005 Page 3/12
1. L’eau, notre fée du logis
1.1. Quelles sont les valeurs limites admissibles pour le pH d’une eau de piscine ?
[1] 7,2 < pH < 7,6
1.2. Qu’arrive-t-il en dessous de la valeur inférieure ?
[1] En dessous de 7,2 la cornée des baigneurs est attaquée (picotements).
1.3. Qu’arrive-t-il en dessus de la valeur supérieure ?
[1] En dessus de 7,6 le pourcentage de HClO devient très faible, or c’est cette espèce qui a
une action bactéricide.
1.4. Quelle est la relation entre les concentrations en acide hypochloreux (HClO) et ion hypochlorite
(ClO–) et le pH de l’eau ?
[1] pH = pKa + log([ClO–]/[HClO])
1.5. Quel est le pourcentage de chlore actif libre à pH=7,4 ?
[1] À pH = pKa = 7,4 on a log([ClO–]/[HClO]) = 0, soit [ClO–]/[HClO] = 1.
[1] Il y a donc autant des deux espèces, soit un pourcentage de 50%.
1.6. Pourquoi le chlore « libre » contenu dans l’eau disparaît-il ?
[1] Évaporation du chlore dans l’atmosphère
[1] Oxydation de micro-organismes (bactéries, virus)
[1] Oxydation de la matière organique présente dans l’eau
1.7. Pourquoi l’eau est-elle fondamentale pour la vie sur Terre ?
[1] La plupart des organismes vivants (animaux, plantes) contiennent beaucoup d’eau!: environ
70% dans le corps humain, 95% dans les tomates.
[1] Les échanges chimiques dans le corps et avec l’extérieur ont souvent lieu grâce à l’eau.
1.8. Dans une habitation moyenne, pour quelle activité est utilisée la plus grande quantité d’eau ?
[1] Pour le nettoyage, à 81%.
1.9. Qu’appelle-t-on la « dureté » d’une eau ?
[1] C’est la somme des concentrations en Ca2+ et Mg2+.

Olympiades de la Chimie, Centre de Pau – Concours 2005 Page 4/12
1.10. Donner la réaction permettant de diminuer la dureté calcique d’une eau contenant des ions
hydrogénocarbonates.
[1] Ca2+ + HCO3– + OH– → CaCO3 + H2O
1.11. Quelle est la différence entre un adoucisseur et un désioniseur ?
[1] Un adoucisseur remplace les cations par des ions Na+ et les anions par des ions Cl–.
[1] Un désioniseur les remplace par H+ et OH–.
1.12. Qu’est-ce que l’osmose ?
[1] C’est le passage de l’eau d’un milieu peu concentré vers un milieu plus concentré, à travers
une membrane à porosité très fine (voisine du nanomètre) ne laissant passer que l’eau.
1.13. Qu’est-ce que l’osmose inverse ?
[1] En imposant une pression élevée à une eau chargée de sels, celle-ci traverse la membrane
tandis que les impuretés et une partie des sels sont retenues par la membrane.
1.14. Citer une application de l’osmose inverse.
[1] Le dessalement de l’eau de mer (procédé très efficace mais encore onéreux).
1.15. Une baignade prolongée dans l’eau de piscine rend les extrémités des doigts gonflés et blancs.
Une baignade prolongée dans l’eau de mer ne produit pas ce résultat et a même un effet inverse.
Expliquer cette différence.
[1] L’eau de la piscine contient très peu d’ions, contrairement à l’eau de mer qui est presque
saturée de sels. C’est le phénomène d’osmose qui est la cause!: l’eau de piscine rentre dans la
peau qui est un milieu aqueux plus concentré!; l’eau contenue dans la peau sort de la peau vers
l’eau de mer qui est très concentrée.
1.16. Quel moyen est classiquement utilisé pour éliminer les taches de vin, fruits ou légumes ?
[1] L’oxydation par le chlore (eau de Javel) ou le peroxyde d’hydrogène (eau oxygénée, H2O2).
1.17. Quel moyen est classiquement utilisé pour éliminer les taches d’huiles ou graisses ?
[1] Utilisation de tensioactifs pour solubiliser les corps gras dans l’eau de lavage.
Plus vite ! Il reste
encore 8 pages !

Olympiades de la Chimie, Centre de Pau – Concours 2005 Page 5/12
2. Le ciment et le plâtre
2.1. Quel est le nom et la formule brute de la matière première utilisée pour la fabrication du plâtre ?
[1] Le gypse!: CaSO4, 2H2O (sulfate de calcium dihydraté).
2.2. Le composé constituant le plâtre commercial est nommé « hémihydrate ». Quelle est la formule
brute ?
[1] CaSO4, 1/2 H2O
2.3. Quelle est la réaction chimique ayant lieu lors de la prise du plâtre commercial ?
[1] CaSO4, 1/2 H2O + 3/2 H2O → CaSO4, 2 H2O
2.4. Pourquoi le plâtre devient-il solide ?
[1] Le gypse formé est peu soluble dans l’eau et cristallise.
2.5. Donner la définition de la solubilité.
[1] C’est la quantité maximale de solide que l’on peut dissoudre, par unité de masse ou de
volume, dans un solvant, à une température donnée.
2.6. Calculer la masse d’eau théorique nécessaire à la prise d’un kilogramme de plâtre en poudre
(forme hémihydrate) à l’aide de l’équation écrite en 2.3.
Mplâtre = 40 + 32 + 4x16 + 1/2 x (2x1 + 16) = 145 g/mol
nplâtre = 1000 / 145 = 6,9 mol
D’après l’équation chimique de la question 2.3, il faut
neau = 3/2 x 6,9 = 10,34 mol.
Meau!= 2x1 + 16 = 18 g/mol
[1] Donc!: meau = 10,34 x 18 = 186 g
2.7. En pratique, il faut un peu plus d’eau que la quantité théorique calculée, pourquoi ?
[1] Car le mélange doit être pâteux pour être utilisable.
2.8. Pourquoi doit-on attendre longtemps avant de tapisser ou de peindre un plâtre réalisé ?
[1] Il faut attendre que l’eau en trop sorte du plâtre (séchage) sinon la tapisserie ou la
peinture risque de moisir ou de se détacher.