Résolutions des olympiades de 2009

Olympiades de chimie – correctif – 2009 première épreuve 6
ème
– A. De Bont et A. Gnagnarella pour
ScienceInfuse
Olympiade francophone de chimie 2009 :
1
ère
épreuve – Niveau 2 – Correctif
1. Question 1
Les trois sels mis en solution sont Mg(NO
3
)
2
, KCl et Na
2
SO
4
. Dès lors, il faut que, dans la solution
finale, C(Mg
2+
) = 2.C(NO
3
-
) ; C(K
+
) = C(Cl
-
) et C(SO
4
2-
) = 2.C(Na
+
).
On observe que seule la solution 4 satisfait toutes ses exigences.
2. Question 2
- L’oxygène, O
2
. Il est indispensable à la respiration.
- Le diazote, N
2
. Il joue un rôle comme engrais et est inerte chimiquement.
- Le dioxyde de carbone, CO
2
. Il est responsable du caractère acide de l’eau et est
indispensable à la photosynthèse.
- L’argon Ar qui est inerte chimiquement.
3. Question 3
a) 4 H
2
N-NHCH
3
(l) + 5 N
2
O
4
(l)  9 N
2
(g) + 4 CO
2
(g) + 12 H
2
O (g)
b) n(Monométhylhydrazine) =
molg g /09,46
422000
= 9155,99 mol
Dès lors, n(N
2
O
4
) = 11 444,99 mol
Et m(N
2
O
4
) = (11 444,99 mol).(92,02 g/mol) = 1,053 tonnes
c) On se demande si 1,6 est le rapport stœchiométrique. Si on calcule les proportions
stœchiométriques en masse, on obtient :
- Monométhylhydrazine : (4 mol).(46,09 g/mol) = 184,36 g
- Tétraoxyde de diazote : (5 mol).(92,02 g/mol) = 460,1 g
1,6 n’est pas le rapport stœchiométrique, celui-ci valant
g
g
36,184 1,460
= 2,5
d) Calculons n(N
2
O
4
) disponible =
molg g /02,92
675000
= 7335,36 mol.
Dès lors, N
2
O
4
est le réactif limitant.
4. Question 4
a) NH
4
Cl  NH
4
+
+ Cl
-
NH
4
+
+ H
2
O  NH
3
+ H
3
O
+
Solution acide
b) KCl  K
+
+ Cl
-
Pas de réaction acide base.
Solution neutre.
c) Na
2
CO
3
 2 Na
+
+ CO
3
2-
CO
3
2-
+ H
2
O ⇌ HCO
3
-
+ OH
-

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ème
– A. De Bont et A. Gnagnarella pour
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Solution basique.
d) KI  K
+
+ I
-
Pas de réaction acide base.
Solution neutre.
e) Na
2
SO
3
 2 Na
+
+ SO
3
2-
SO
3
2-
+ H
2
O ⇌ HSO
3
-
+ OH
-
Solution basique.
5. Question 5
a) Calculons le nombre de moles présentes dans le ballon (loi des gaz parfaits) :
n =
RT
PV
=
300.31,8 01,0.101325
= 0,04 moles.
Dès lors, au sommet du Mont-Blanc, V =
P
nRT
=
54715
260.31,8.4,0
= 1,6 litres.
b) La diminution de pression est le facteur prépondérant. En effet, le rapport des pressions est
nettement plus important que le rapport des températures.
6. Question 6
a) CH
3
CH
2
CH
2
CH(CH
3
)CH
2
CH(C
2
H
5
)C
3
H
7
: 4-éthyl-6-méthyldécane.
Nous devons considérer le plus longue chaîne carbonée. Par ailleurs, il faut donner les
numéros les plus petits possibles aux groupements.
b) (CH
3
)
2
=CHCH(CH
3
)
2
: 2,4 – diméthylpent-2-ène
c) (CH
3
)
2
CHCH
2
CH(CH
3
)CH
2
CH
2
OH : 3,5-diméthylhexan-1-ol
7. Question 7
a) On double le volume.
Etant donné que la température reste inchangée, le K
c
reste inchangé. Par contre, l’augmentation du
volume entrainera un déplacement de l’équilibre vers la gauche.
a. Faux. En effet, K
c
= [CO
2
] = cst.
b. Vrai. Etant donné que le volume double et que la concentration en dioxyde de carbone reste
constante, cela implique que le nombre de moles a doublé.
c. Vrai. En effet, une mole de CaCO
3
(s) donne une mole de CaO (s)  le nombre de moles de
solide sera toujours constant.
d. Vrai. En effet, on va produire 3,35.10
-3
mol de CO
2
en plus  cela implique la consommation
de 3,35.10
-3
mol de CaCO
3
. Dès lors, la masse de CaCO
3
consommée est de : m = n.MM =
3,35.10
-3
.100 = 0,355 g.
b) On élève la température.
a. Vrai. Etant donné que la réaction est endothermique, l’élévation de la température est
favorable à la formation de produits. La constante d’équilibre sera donc plus grande.
b. Faux. Voir ci-dessus.

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8. Question 8
a) Nous savons que pour obtenir un ester, nous devons faire réagir un acide carboxylique avec
un alcool. En observant l’ester qui est formé et l’acide carboxylique de départ, nous
trouvons que le réactif B est CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
OH.
b) La réaction d’estérification produit un ester et de l’eau. Dès lors, le produit D est H
2
O.
c) A. Acide acétique ; B. n-butanol ; C. Acétate de butyle et D. Eau.
d) L’acide sulfurique anhydre. En effet, d’après le principe de LeChatelier, l’eau étant un
produit de la réaction, si elle est introduite dans le milieu réactionnel, cela entrainera un
déplacement de l’équilibre vers la gauche.
e) n(A) =
molg g /60 6
= 0,1 mol
n(B) =
molg g /3774
= 0,5 mol
A est donc le réactif limitant et n(D) = 0,1 mol  m(D) = (0,1 mol).(18 g/mol) = 1,8 g
f) A. Si l’on rajoute de l’eau, on rajoute un produit ce qui entrainera un déplacement de
l’équilibre vers la gauche.
B. Si l’on ajoute un excès d’acide carboxylique anhydre, on rajoute un réactif ce qui entraine
un déplacement de l’équilibre vers la droite.
C. Si l’on réalise la réaction dans un récipient humide, on rajoute de l’eau ce qui entraine un
déplacement de l’équilibre vers la gauche.
9. Question 9
a) K
c
=
[
]
[ ][ ] OHHC OHHC
242
52
.
b) En observant les valeurs de K
c
aux deux températures, on observe que K
c
diminue avec
l’augmentation de la température. Cela implique donc que la réaction est exothermique ;
elle est défavorisée par une augmentation de température.
10. Question 10
a) Etant donné que la réaction est exothermique, l’augmentation de la température diminue le
rendement. Dès lors, on produit une quantité plus faible d’ammoniac. Par ailleurs,
l’équilibre sera atteint plus rapidement.
b) L’addition d’un catalyseur accélère la réaction  l’équilibre sera atteint plus rapidement.
c) L’addition de dihydrogène va augmenter la production d’ammoniac.
d) La diminution du volume va déplacer l’équilibre afin de diminuer le nombre de moles de gaz,
dès lors, on aura une plus grande production d’ammoniac.

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11. Question 11
Les isomères sont des composés ayant la même formule brute mais des agencements d’atomes
différents.
CH
3
CO
2
CH
3
; CH
3
CH
2
CO
2
H et HCO
2
CH
2
CH
3
12. Question 12
A : filtrer ; b : prélever un volume précis ; c : séparer deux phases ; d : titrer et e : distiller.
13. Question 13
a) Ethanol : 78,5°C ; méthane : -164°C ; éthane : - 86°C ; acide éthanoïque : 100,8°C ; propane : -
42°C et méthoxyméthane : -23 °C
b) De manière générale, les alcools et les acides carboxyliques ont des points d’ébullition plus
élevés à cause des ponts H.
c) Elle est due au force de Van der Waals (et donc en lien direct avec la masse molaire).
14. Question 14
a) n(NaOH) = (0,1 mol/L).(0,0317 L) = 0,00317 mol
b) Etant donné que l’on neutralise un acide carboxylique, on neutralise un acide
monofonctionnel et n(NaOH) = n(Acide) = 0,00317 mol.
Dès lors, MM = mol
g
00317,0 19,0 = 59,9 g/mol ce qui correspond à la masse molaire de l’acide
acétique.
15. Question 15
CaCO
3
+ 2HCl  CaCl
2
+ CO
2
+ H
2
O
a) C’est le graphique B. En effet, on a une quantité déterminée d’HCl (0,3 mol)  au maximum
on peut faire réagir 0,15 mol de CaCO
3
, ce qui correspond à 15 g.
b) n(CaCO
3
) = 0,15 mol = n(CO
2
). Dès lors, V(CO
2
) = 0,15.22,4 =3,36 L