Concours blanc pré-rentrée – UE1 : CORRECTION

Réalisé par : Alexandre BOURDIN, Victor DEFIVES, Clotilde GRAS, Théo

LAPORTE, Rudy CHAPUIS, Mathieu de MAGALHAES, Zahi HATEM, Antoine GRASSIN, Ashan HAMIDON, Adrien BLOT, Thibaud BERTRAND, Alice PIGNAL, Clémence LOUVET, Agathe DELAYE, Tarik BENALI, Maud SORIN

CALCULATRICE AUTORISEE DUREE : 2H00

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Ca y est, c’est le premier tutorat d’UE1, de toute votre vie pour certains, et de l’année pour d’autres. Dans tous les cas, NO STRESS ! Ce tutorat de la pré-rentrée est une petite mise en bouche, un moyen de commencer l’année à fond, de se dérouiller un peu, de se tester, de connaître ses capacités, de savoir si le travail lors de ces deux dernières semaines a été efficace. Ce tutorat est un peu spécial pour trois raisons :

- La première, et c’est un choix, il ne respecte pas vraiment la manière de faires de prof qui veut qu’il y ai peu de QCM de chimie G avec un gros coef, et plus de QCM de chimie organique avec un coef plus petit. Aujourd’hui c’est tout le monde pareil ! De plus il n’y a pas de biochimie, donc la gestion du temps est un peu différente. Mais vous n’inquiétez pas, ça viendra ;)

- La seconde c’est que pour la pré-rentrée, vous, primants et vous, doublants, vous n’avez pas eu les mêmes cours et TD. La formule primant comportait 2 chapitre de moins de chimie organique, les 5 derniers QCM de ce tuto sont donc différents que vous soyez primant ou doublant :) Rien ne vous empêche par contre de faire les QCM de l’autre formule une fois les cours vu ;)

- La dernière, et pas des moindre est que comme vous devez le savoir, cette année il y a un petit changement au niveau de la durée : le concours d’UE1 sera une demi-heure plus court, pour faire un total de 2h. Donc forcément le tuto aussi ! Pour les primants, pas de soucis, vous le découvrirez comme ça, mais pour les doublant, il risque d’être différent de l’année dernière !

L’UE1 est une matière à exercices, alors n’hésitez pas à faire, et refaire les QCM jusqu’à les maitriser entièrement, et surtout comprendre leurs raisonnements. Et pour cela on a aussi : les QCM bonus ! Comme vous allez le remarquer, il n’y en a pas dans ce tuto, ne vous inquiétez pas, ils vous attendent bien tranquillement sur l’espace POsien ;) Encore une fois, les résultats de ce tutorat n’indiquent en rien comment va se passer ce semestre, alors surtout ne vous découragez pas si le résultat ne vous plait pas, vous avez tout le semestre pour briller ;) Si vous êtes content, bravo, mais faites quand même attention, ne vous relâchez pas avant même d’avoir commencé ! Si vous avez des questions TOUS les tuteurs sont là pour répondre à TOUTES vos question, en direct du forum d’UE1 de l’espace POsien ! N’hésitez jamais, la moindre petite question est toujours constructive, pour vous et pour les autres !

Bon courage à tous ! L’équipe d’UE1

Chimie Générale (20 QCM)

Atomistique QCM 1 : Cocher la ou les propositions exactes:

Isotopes Abondance (%)

16O 99,76

17O 0,04

18O 0,2

A. Ces trois isotopes possèdent le même nombre de protons B. Ces trois isotopes possèdent un nombre d’électrons différents C. Ces trois isotopes possèdent le même nombre de neutrons D. La masse molaire moyenne de l'oxygène naturel est de 16,0044 g/mol E. La masse molaire moyenne de l'oxygène naturel est de 16,0024 g/mol

Correction : A. VRAI. Ce sont des isotopes, ils possèdent par définition un nombre de

masse A différent (nombre de nucléons) mais le même numéro atomique Z qui représente le nombre de protons !

B. FAUX. Dans un atome, il y a autant d'électrons que de protons, ils ont alors le même nombre d'électrons

C. FAUX. Le nombre de neutrons est de N = A – Z, ils ne peuvent donc pas avoir le même nombre de neutrons. Ce sont des items faciles mais à maitriser sur le bout des doigts pour le concours !

D. VRAI. Pour répondre à cette question, il faut utiliser la formule:

Avec Mi la masse molaire des différents isotopes et Ti leur abondance naturelle relative M = [(99,76*16) + (0,04*17) + (0,2*18)] / 100 = 16,0044

E. FAUX.

Réponses : AD

QCM 2 : Cocher la ou les propositions exactes:

A. Le nombre quantique principal n représente le nombre d'électron qu'on peut trouver sur une couche donnée

B. Le nombre secondaire l définit une sous-couche électronique et est toujours inférieur à n

C. Toutes les combinaisons des 4 nombres quantiques ne sont pas permises D. Une orbitale p peut accueillir au maximum 6 électrons E. Il suffit de 3 nombres quantiques pour définir une orbitale

Correction : A. FAUX. C'est le numéro de la couche elle-même justement ;) B. VRAI. C'est du cours ! 0 ≤ l ≤ n-1 C. VRAI. D. FAUX. Une orbitale (et n'importe laquelle) ne peut contenir que 2 électrons max, c'est

la sous-couche p qui peut en accueillir jusqu'à 6 ! (qui est composée de 3 orbitales et 3x2 = 6).

E. VRAI. Le nombre de spin est inutile puisqu'on ne parle pas d'électron mais d'orbitale. Par contre, il faut bien les 4 nombres quantiques pour définir un électron donné.

Réponses : B, C, E

QCM 3 : A propos de l'atome d'hydrogène:

Données:

Constante de Planck : h = 6,62. 10-34 J/s

Vitesse de la lumière : c= 3.108 m/s

1eV= 1,6.10-19J

A. L'énergie de la couche n=3 de l'atome d'hydrogène est de – 1,51 eV B. Une énergie de 1,36.10-19 J suffit à arracher un électron du niveau n=4 C. La longueur d'onde du photon émis lors du passage d'un électron de la couche n=4 au

niveau fondamental est de 105 nm D. L'énergie du photon précédent est de 11,82 eV E. Toutes les réponses sont vraies

Correction : A. VRAI. Pour n=3, E3= -13,6/32 = -1,51 eV B. VRAI. La couche n=4 a pour énergie E4 = - 0,85 eV = - 1,36.10-19 J et E∞ = 0 eV.

L'énergie d'ionisation (= l'énergie qu'il faut pour arracher un électron) est donc EI = |E∞ - E3| = |0 - (-1,36.10-19)| = 1,36.10-19 J

C. FAUX. Pour calculer la longueur d'onde du photon émis on utilise la formule: λ = (h.c) / ΔE (avec ΔE l'énergie du photon en joule !!). ΔE = |E4-E1| = |-0,85 - (-13,6)| = 12,75 eV = 2,04.10-18 J Donc λ= (6,62.10-34x3.108) / 2,04.10-18 = 9,7.10-8 m = 97 nm

D. FAUX. Cf C E. FAUX.

Réponses : A et B

QCM 4 : Cocher la ou les proposition(s) exacte(s)

On s'intéresse à l'atome de soufre 16S (considéré dans son état le plus stable):

A. La couche n=3 comporte 4 sous-couches B. La couche n=3 de cet atome est vacante C. L'électron n=3, l=0, ml=1, ms=1/2 existe D. L'électron n=3, l=2, ml=1, ms= -1/2 existe E. Toutes les propositions sont fausses

Correction : A. FAUX. La couche n=3 comporte 3 sous-couches car il y a trois valeurs possibles

de l (0,1 et 2) qui désigne par définition le nombre de sous-couche possible et rappelons que 0 ≤ l ≤ n-1

B. FAUX. Sa configuration électronique est 1s22s22p63s23p4, la couche 3 possède 6 électrons, elle n'est donc pas vacante

C. FAUX. -l ≤ ml ≤l :) D. FAUX. Attention, toutes les conditions sont respectées, seulement dans son état

stable, le soufre ne possède pas d'électron sur sa couche 3d donc dire que l=2 n'est pas possible ici (l=2 désigne la sous-couche d)

E. VRAI. Réponses : E

QCM 5 : configuration, cocher la ou les proposition(s) exacte(s)

A. La configuration électronique du fluor (F9) est : 1s22s22p5 B. La configuration électronique de l’ion F- est la même que celle du gaz rare qui le

précède dans le tableau périodique soit : 1s22s22p6. C. Le brome fait partie de la famille des halogènes. D. La configuration électronique du nickel (Ni28) est : 1s22s22p63s23p63d10 E. La configuration électronique de l’ion Ni2+ est : 1s22s22p63s23p63d64s2

Correction A. VRAI B. FAUX : même configuration que celle du gaz rare qui le suit attention ! L’écriture de

la configuration est correcte. C. VRAI D. FAUX : 1s22s22p63s23p63d84s2 E. FAUX, l’écriture correcte est : 1s22s22p63s23p63d8

Bonnes réponses : A, C

QCM 6 : calculs, cocher la ou les proposition(s) exacte(s) Soit le soufre S16

A. La constante d’écran pour un électron de la couche 3 est de : 10,9 B. Elle est de 10,55 C. L’énergie d’un électron de la couche 3 est de -44,88 D. L’énergie d’un électron de la couche 3 est de -39,3 E. L’énergie d’un électron de la couche 3 est de -8,236

NB : on ne prendra pas en compte ici le nombre de chiffres significatifs

Correction S16 : 1s22s22p63s23p4

A. FAUX, ce résultat correspond au calcul =2x1 + 8x0,85 + 6x0,35, or il y a bien 6 électrons de valence mais on n’en prend que 5 dans le calcul de la constante d’écran car un électron ne peut pas se cacher lui-même…

B. VRAI : =2x1 + 8x0,85 + 5x0,35 C. VRAI : E=-13,6 x (16 – 10,55)2 x (1/32 ) soit -39,3

D. FAUX, c’est le résultat qu’on obtient avec =10,9 E. FAUX : attention de bien mettre au carré le Z*

Bonnes réponses : BC

Liaisons chimiques QCM 7 : Liaison chimique

A. AlCl4 est un acide de Lewis

B. La règle de l’octet est toujours respectée pour le carbone, azote, oxygène et le fer.

C. L’oxygène est une molécule

D. Dans le modèle de Fischer, chaque atome est entouré d’un nombre de point égal à

son nombre d’électron de valence.

E. Les propositions précedentes sont fausses ((ou Aïssar a le meilleur boule))

Correction : A. FAUX : AlCl3, il faut refaire le schéma à chaque fois. B. FAUX : FLUOR !!!! C. FAUX : C’est un atome, le dioxygène est une molécule. D. FAUX : Dans le modèle de LEWIS E. VRAI : Il faut le toucher pour comprendre.

Réponses : E

QCM 8 : Liaison chimique

A. Une liaison physique résulte d’interaction coulombienne.

B. Dans une liaison covalente les 2 atomes fournissent un électron.

C. Une lacune électronique est symbolisée par un rectangle vide.

D. Dans AXmEn, « E » représente les doublets libres autour de A.

E. Toutes les propositions sont vraies.

Correction : BCD A. FAUX : Liaison chimique B. VRAI C. VRAI D. VRAI E. FAUX : Voir A

Réponses : BCD

QCM 9 : Cochez la ou les proposition(s) exacte(s).

A. La molécule NO3- a une géométrie tétraédrique selon la théorie de la VSEPR

B. Dans la molécule ClO4-, les angles O–Cl–O sont égaux à 109,28°

C. La molécule AlF3 possède une géométrie pyramidale D. Les molécules BCl3 et NH3 ont la même géométrie E. L’angle de valence du cation SH3

+ est de 120°

Correction : A. Faux. La molécule NO3

- a une géométrie trigonale plane. O étant plus électronégatif que N, c’est lui qui va porter la charge négative. Par ailleurs, les atomes d’azote N et d’oxygène O respectent obligatoirement la règle de l’octet. La seule façon de respecter cette règle est de rajouter une charge + à l’azote et de prendre un autre oxygène chargé négativement :

B. Vrai. La molécule ClO4

- est de type AX4, c’est à dire tétraédrique. Chaque angle vaut donc 109,28°.

C. Faux. La molécule AlF3 est de type AX3 et donc possède une géométrie trigonale plane

D. Faux. La molécule BCl3 est de type AX3 donc trigonale plane ; alors que la molécule NH3 est de type AX3E donc pyramidale trigonale.

E. Faux. Dans la molécule SH3+, le soufre porte la charge positive. Cette molécule est

donc de type AX3E donc pyramidale trigonale. L’angle de valence est inférieur à 109,28°

Réponse : B

QCM 10 : Cochez la ou les proposition(s) exacte(s). Données : Z(S) = 16 ; Z(O) = 8 Energie des orbitales atomiques de l’atome S : E(3s) = – 23 eV ; E(3p) = – 12 eV Energie des orbitales atomiques de l’atome O : E(2s) = –34 eV ; E (3p) = – 17 eV

A. La molécule S2 possède des électrons non appariés B. Dans la molécule S2, l’orbitale la plus basse vacante est de type σ C. L’indice de liaison de la molécule O2

2- est égal à 2 D. Dans le cas de la molécule O2, un recouvrement est possible E. O2

2+ est une espèce diamagnétique

Correction : Diagramme de S2 : Dans le cas de la molécule S2, un recouvrement est possible car la différence d’énergie ΔE entre les orbitales 3s et 3p est inférieure à 12 eV.

Diagramme de O2 :

A. Vrai. Voir diagramme B. Vrai. Voir diagramme C. Faux. Pour la molécule O2

2-, on rajoute 2 électrons sur le diagramme, sur l’OM π*. L’indice de liaison IL est : IL = (8 – 6)/2 = 1

D. Faux. Il n’y a pas de recouvrement entre les orbitales 2s et 2p car ΔE > 12 eV. E. Vrai. Pour la molécule O2

2+, on enlève 2 électrons de l’OM π* sur le diagramme. Cette molécule est bien diamagnétique puisque tous ses électrons sont appariés. Rappel : Espèce paramagnétique = espèce possédant un ou plusieurs électrons célibataires Espèce diamagnétique = espèce dont tous les électrons sont appariés

Réponses : A, B et E

Thermodynamique QCM 11 : Généralités sur la thermodynamique, cochez la ou les réponse(s) juste(s) :

A. La variation d’énergie interne (ΔU) est une fonction d’état puisqu’elle ne dépend que

du chemin suivi.

B. L’énergie interne se définit comme la somme des énergies du système.

C. Le travail W correspond à l’énergie mécanique produite par le déplacement d’un

objet soumis à une force.

D. Pour le travail, on s’intéresse aux forces de friction uniquement.

E. La chaleur Q, qui est une fonction d’état, caractérise l’échange d’énergie chimique

entre le système et le milieu extérieur.

Correction : A. FAUX, au contraire, une fonction d’état ne dépend pas du chemin suivi mais

uniquement de l’état initial et de l’état final. B. VRAI, cf. page 4/14 du cours de la Pré-Rentrée. C. VRAI, cf. page 4/14 du cours de la Pré-Rentrée. D. FAUX, on ne s’intéresse pas aux forces de friction mais uniquement aux forces de

pression. E. FAUX, cet item est doublement faux ; en effet, la chaleur Q n’est pas une fonction

d’état et elle caractérise l’échange de l’énergie thermique.

Réponses : B et C.

QCM 12 : On considère la réaction d’ébullition de l’éthanol C2H6O, cochez la ou les réponse(s) juste(s) Données : On considère la réaction de vaporisation de deux moles d’éthanol (C2H60) sous une pression constante de 1bar. On négligera le volume du liquide devant celui du gaz. Téb de l’éthanol = 79°C, MC = 12 g.mol-1, MH = 1 g.mol-1, MO = 16 g.mol-1, ΔvapH°(C2H6O) = 23,7 kJ.mol-1, R = 8,31 J.K-1.mol-1.

A. La chaleur échangée avec le milieu sous une pression de 1bar est égale à

23,7 kJ.mol-1.

B. L’item A. est à côté de la plaque, la chaleur échangée avec le milieu sous une

pression de 1bar est égale à 47,4 kJ.mol-1.

C. Le travail échangé avec le milieu extérieur sous une pression de 1bar est égal à

-5,85 kJ.mol-1.

D. La variation d’énergie interne est égale à 17,85 kJ.mol-1.

E. La variation d’énergie interne est égale à 41,55 kJ.mol-1.

Correction : A. FAUX, nous sommes à pression constante, aussi, on a QP = ΔH° =

ΔvapH°(C2H6O) ; cependant, il ne faut pas oublier le nombre de moles qui est de 2, aussi QP = 2*ΔvapH°(C2H6O) = 2*23,7kJ.mol-1 = 47,4kJ.mol-1.

B. VRAI, cf. item A. C. VRAI, la vaporisation est le passage de l’état liquide à l’état gazeux ;

or, W = -Pext * dV (on utilise pour des fonctions qui ne sont pas des

fonctions d’état et d pour les fonctions d’état) ; ainsi, W = - ∫ 𝑷𝒆𝒙𝒕 ∗ 𝒅𝑽𝑽𝟐

𝑽𝟏

aussi, lorsque P est constante, W = -P*∫ 𝒅𝑽𝑽𝒈𝒂𝒛

𝑽𝒍𝒊𝒒𝒖𝒊𝒅𝒆

d’où, W = -Pext *(Vgaz – Vliquide), or, on a admis que Vgaz>>Vliquide donc, W = -P*Vgaz = -nRT = - 2*8,31*(79+273) = - 5,85 kJ.mol-1.

D. FAUX, ΔU = W + Q = -5,85 + 47,4 = 41,55 kJ.mol-1. E. VRAI, cf. item D.

Réponses : B, C et E.

QCM 13 : A partir d’une température de 25°C, on porte 200g d’or à sa température de fusion ; cochez la ou les réponse(s) juste(s) : Données : On considère que la réaction a lieu à pression constante et que la capacité calorifique reste constante sur l’intervalle des températures considéré. Tfusion(or) = 1064°C, M(or) = 79g.mol-1, Cp(or) = 9,5 SI.

A. Dans des conditions adiabatiques, on peut écrire ΔU = Qv.

B. La chaleur échangée, à pression constante, entre le système et le milieu extérieur

lors de cette augmentation de la température est égale à 24,05J.mol-1.

C. La chaleur échangée, à pression constante, entre le système et le milieu extérieur

lors de cette augmentation de la température est égale à 24,99kJ.mol-1.

D. La capacité calorifique C correspond à la quantité de chaleur à fournir à une

substance pour élever sa température d’un degré Fahrenheit.

E. L’unité de la capacité calorifique est le J.mol-1.K-1.

Correction : A. FAUX, c'est dans le cas des transformations isochores (à volume constant) que la

variation d’énergie mécanique est NULLE (soit W = 0), aussi, la formule ΔU = W + Q donne ΔU = Qv.

B. FAUX, d’après la formule, on a Qp = ∫ 𝑛 ∗ 𝐶𝑝 ∗ 𝑑𝑇𝑇2

𝑇1, or, Cp et la quantité de matière

sont des constantes,

ainsi, Qp = 𝑛 ∗ 𝐶𝑝 ∗ ∫ 𝑑𝑇𝑇2

𝑇1 = n.Cp * (T2 – T1) = n.Cp * (Tfusion – Tinitiale).

or, n(or) = m(or) / M(or). d’où Qp = (m(or) / M(or)) * Cp * (Tfusion – Tinitiale) = (200/79)*9,5*(1337-298) Qp = 24,99kJ.mol-1.

C. VRAI, cf. item B. D. FAUX, il s’agit de la quantité de chaleur à fournir à une substance pour élever sa

température d’un degré Celsius. E. VRAI, cf. page 4/14 du cours de la Pré-Rentrée.

Réponses : C et E.

QCM 14 : On réalise la réaction suivante à 298 K, à pression constante dans les conditions standards : CH4 (g) + H2O (g) CO (g) + 3 H2 (g)

Données : à 298 K

A. L’enthalpie molaire standard de la réaction à 298 K est de 427,1 kJ.mol-1 B. L’enthalpie molaire standard de la réaction à 298 K est de 206,1 kJ.mol-1 C. L’entropie molaire standard de réaction à 298 K est de 214,5 J.K-1.mol-1 D. L’entropie molaire standard de réaction à 298 K est de – 46,7 kJ.K-1.mol-1 E. L’enthalpie libre molaire standard de réaction à 298 K est de 142,2 kJ.mol-1, la

réaction est donc spontanée dans le sens 1.

Composé Δf H° (kJ.mol-1) S° (J.K-1mol-1)

CH4 (g) -74,8 186,2

H2O (g) -241,8 188,7

CO (g) -110,5 197,6

H2 (g) 0 130,6

Correction:

A. FAUX B. VRAI

Ici on a une réaction sans variation de température, ni de pression. Les données sont les enthalpies de formations des différents composés à la température de 298 K (température de l’étude).

ΔrH° = Σ ΔfH°produits - Σ ΔfH°réactifs

QCM 15 : On considère la réaction suivante réalisée à 298 K et à pression constante dans les conditions standards: N2 (g) + O2 (g) 2 NO (g) Données à 298 K : R = 8,31 J.mol-1.K-1

Energies libérées au cours de la formation d’une liaison : E (N≡N) = -940 kJ.mol-1 E(N=O) = -628 kJ.mol-1 E(O=O)= -494 kJ.mol-1 Note : Dans NO, la liaison qui associe N et O est une double liaison.

A. L’enthalpie standard de formation de NO gazeux à 25°C est de +89 kJ.mol-1

B. L’enthalpie standard de formation de NO gazeux à 25°C est de -628 kJ.mol-1

C. L’enthalpie standard de la réaction à 25°C est de -178 kJ.mol-1

D. A volume constant, la chaleur échangée serait de -178 kJ.mol-1

E. A volume constant, la chaleur échangée serait de + 178 kJ.mol-1

Donc : on applique la loi de Hess : ΔrH° = ΔfH°(CO) + 3 ΔfH°(H2) – ΔfH°(CH4) – ΔfH°(H2O) ΔrH° = -110,5 + 3 x 0 - (- 74,8) - (- 241,8) ΔrH° = 206,1 kJ.mol-1

C. VRAI. Pour calculer l’entropie molaire standard de la réaction (sans variation de température ou variation d’états des composés), on applique le théorème de Nernst :

vk = coefficients stœchiométriques, produits : vk > 0, réactifs : vk < 0 ΔrS° = S°(CO) + 3 x S°(H2) – S°(CH4) – S°(H2O) ΔrS° = 197,6 + 3 x 130,6 – 186,2 – 188,7 ΔrS° = 214,5 J.K-1.mol-1 Attention aux unités ! On utilise souvent le kJ.mol-1 pour les enthalpies et le J.K-1.mol-1 pour les entropies.

D. FAUX. De plus, la variation d’entropie ne peut jamais être négative ! Elle est, soit positive soit nulle.

E. FAUX.

ΔG = ΔrH° - T x ΔrS° ΔG = 206,1 – 298 x 214,5 x 10-3 ΔG = 142,2 kJ.mol-1 ΔG > 0, donc la réaction est spontanée dans le sens 2.

Réponses : B et C

ΔG = ΔH – T ΔS

Correction:

A. VRAI

ΔrH° = - E(N≡N) - E(O=O) + 2 E(N=O)

ΔrH° = + 940 + 494 – 2 x (628)

ΔrH° = + 178 kJ.mol-1

Or ΔrH° = 2 x ΔrH° (NO (g))

D’où ΔrH° (NO (g)) = 178/2 = 89 kJ.mol-1

B. FAUX

C. FAUX

D. FAUX

E. VRAI

A pression constante Qp = ΔrH° = + 178 kJ.mol-1

A volume constant, on un mélange gazeux donc :

Qp = Qv + Δn RT or,

Δn = 2 -1 -1 = 0

Qv = Qp = + 178 kJ.mol-1

Réponses : A et E

Acide-Base QCM 16 : Cochez la ou les réponses exacte(s) On a une solution A de pH = 2,2

A. Un acide est une espèce susceptible de capter un ou plusieurs protons

B. Une base est une espèce susceptible de céder un ou plusieurs protons

C. Le pH d’une solution est fonction de sa concentration en ions H3O+

D. La solution A est acide

E. La concentration en ions H3O+ dans la solution est égale à 0,1 mol.L-1

Correction :

A. Faux, car un acide est une espèce susceptible de libérer un ou plusieurs protons selon l’équation type : AH + H2O A- + H3O+

B. Faux, car une base est une espèce susceptible de capter un ou plusieurs protons selon l’équation type : B + H20 BH+ + HO-

C. VRAI, on peut le calculer avec la formule suivante : pH = - log [H3O+] D. VRAI, car lorsque le pH d’une solution est inférieur à 7, la solution est acide

E. Faux, on applique la formule citée à l’item C que l’on modifie en se souvenant du cours de mathématiques de terminale : pH = - log [H3O+] [H3O+] = 10-pH car ici c’est un ln10(log) et non un ln. On obtient donc [H3O+] = 10-2,2 = 6,3.10-3 mol.L-1

Réponses : C et D

QCM 17 : Cochez la ou les réponses exacte(s) Données : pKa(CH3NH3

+/CH3NH2) = 10,7 ; pKa(HF/F-) = 3,2 – On se place à 25°C

A. Le pH d’une solution de concentration 2.10-2 mol.L-1 de CH3NH2 est de 12,3

B. Le pH d’une solution de concentration 2.10-2 mol.L-1 de NaOH est de 12,3

C. Le pH d’une solution de concentration 5.10-3 mol.L-1 de HF est de 2,75

D. La constante d’acidité du couple CH3NH3+/CH3NH2 est supérieure à celle de HF/F-

E. Plus le pKa d’un acide est petit, plus cet acide est fort

Correction :

A. Faux, car d’après le pKa du couple CH3NH3+/CH3NH2, on en déduit que ce sont des

bases et acides faibles. CH3NH2 est la base du couple. On cherche donc à calculer

le pH dans le cas d’une base faible. On utilise donc la formule de cours suivante :

pH = ½ (pKa + pKe + logC) = ½ (10,7 + 14 + log(2.10-2)) = 11,5 B. VRAI, car NaOH est une fois dissous, une base forte, par la présence des

ions hydroxydes OH-. On applique donc la formule du pH dans le cas d’une

base forte.

pH = pKe + logC = 14 + log(2.10-2) = 12,3 C. VRAI, car HF d’après le pKa du couple est un acide faible. On applique donc la

formule de pH dans le cas d’un acide faible :

pH = ½ (pKa – logC) = ½ (3,2 – log(5.10-3)) = 2,75 D. Faux, car on calcule avec le pKa de chacun des couples, la constante d’acidité

correspondante avec la formule : Ka = 10- pKa car pKa = -logKa

Pour le couple CH3NH3+/CH3NH2 on a Ka = 10-10,7 = 2.10-11

Pour le couple HF/F- on a Ka = 10-3,2 = 6,3.10-4

Ainsi la constante d’acidité du couple CH3NH3+/CH3NH2 est inférieure à celle de

HF/F- E. VRAI et inversement plus un acide est faible, plus son pKa est grand

Réponses : B, C et E

Petit point méthode Lorsque l’on cherche à calculer le pH d’une solution, il faut tout d’abord identifier si l’on est en présence d’un acide ou d’une base puis savoir s’il s’agit d’une base/acide fort ou faible. Lorsque que pour un couple, le pKa est indiqué dans les données c’est que l’acide ou la base est faible. Autre petit rappel, dans la notation des couples on a : acide/base donc pour le couple CH3NH3

+/CH3NH2, CH3NH3+ est l’acide et CH3NH2 est la base. C’est un petit

raccourci car on peut aussi raisonner sur cède/capte un ou plusieurs protons. Pour les acides forts on retient quelques exemples fréquents : les ions H3O+ (souvent dans HCl) Pour les bases fortes, on retient : les ions OH- (souvent dans NaOH).

On applique ensuite la formule adaptée à chaque cas :

Acide fort (H3O+) pH = -logC

Base forte (HO-) pH = pKe + logC

Acide faible (CH3COOH, NH4+) pH = ½ (pKa – logC)

Base faible (CH3COO-, NH3) pH = ½ (pKa + pKe + logC)

Polyacide (H3PO4 ici un triacide) Fonction de si faible ou fort même formules

Equimolaire d’acide fort et base forte

Réaction totale : H3O+ + OH- H2O

pH = pH(eau) = 7

Sel d’acide faible + Base forte base faible donc pH = ½ (pKa + pKe + logC)

Equimolaire d’acide faible et base faible

pH = ½ (pKa1 + pKa2)

Dans la majorité des cas, appliquer ce raisonnement permet de calculer le pH d’une solution. Il faut cependant faire preuve de vigilance dans le cas où il y a réaction et où on l’on peut passer d’acide faible à base faible et de nombreux autres cas. Dès que ça se complique un peu il vaut mieux passer par un tableau d’avancement pour voir à quoi correspond la concentration C à l’équilibre. C’est souvent là que l’on se trompe, notamment dans le cas des polyacides.

QCM 18 : Cochez la ou les réponses exacte(s) On considère une solution aqueuse de concentration 2.10-2 mol.L-1 en orthophosphate de sodium et d’ammonium Na2(NH4)PO4. Après dissolution, le cation ammonium peut réagir avec PO4

3- pour donner de l’ammoniaque (NH3) et HPO42-, le pH de la solution étant de 10,8

Données : pKa1(NH4+/NH3) = 9,2 ; pKa2(HPO42-/PO4

3-) = 12,4

A. La constante d’équilibre pour cette réaction est égale à 10-3,2

B. La constante d’équilibre pour cette réaction est égale à 103,2

C. A l’équilibre la concentration de la solution en NH4+ est comprise entre 4,9.10-4 et

5,1.10-4 mol.L-1

D. A l’équilibre la concentration de la solution en NH4+ est comprise entre 9,9.10-5 et

1,1.10-4 mol.L-1

E. A l’équilibre la concentration de la solution en NH4+ est comprise entre 9,9.10-4 et

1,1.10-3 mol.L-1

Correction :

A. Faux, car l’acide NH4+ réagit avec la base PO4

3- selon la réaction : NH4

+ + PO43- NH3 + HPO42-

La constante d’équilibre correspondante est K = Ka1 / Ka2 = 10-pKa1 / 10-pKa2

K = 10pKa2 - pKa1 = 1012,4 – 9,2 = 103,2

B. VRAI, voir item A C. VRAI, on fait un tableau d’avancement :

NH4+ + PO4

3- NH3 + HPO42-

T = 0 2.10-2 2.10-2 0 0

T = eq 2.10-2 - x 2.10-2 - x x x

On sait que K la constante d’équilibre est aussi égale au produit des concentrations des produits sur le produit des concentrations des réactifs. On a donc : K = x2 / (2.10-2 - x)2 donc la racine de K ou K1/2 = x / 2.10-2 - x D’où K1/2 *2.10-2 - x K1/2 = x K1/2 *2.10-2 = x(K1/2 + 1)

donc x = K1/2 *2.10-2 / (K1/2 + 1) = (2.10-2 * 103,2*0,5) / (103,2*0,5 + 1) = 1,95.10-2 mol.L-

1 Donc [NH4

+] = 2.10-2 – x = 2.10-2 - 1,95.10-2 = 4,9.10-4 mol.L-1

D. Faux, voir item C E. Faux, voir item C

Réponses : B et C

QCM 19 : Cocher toutes les réponses VRAI Harry Potter est en cour de chimie , il se pose des questions sur les acide / Bases. François et Maxime proposent de l'aider. Couple A : HF/F- pka1 = 3,2 Couple B : NH4+/NH3 pka2 = 9,2

A. Harry Potter mélange les couples A et B en même proportion équimolaires, l'équilibre sera déplacé dans le sens de la formation de NH3.

B. La réaction est totale car la constante K est supérieure à 4. C. Potter constitue un mélange équimolaire des couples A et B , le ph de la solution

obtenue est 6,2 . D. Malfoy décide d’empoisonner Harry Potter avec une solution MEGA ACIDE DE LA

MORT QUI TUE , il mélange 1L contenant 3 x 10^-1 mol d'HF et 1L contenant 2x10^-3 mol de F- . La concentration en H30+ est de 9,5 x 10^-2 mol/L.

E. Maxime affirme à Malfoy que sa potion est de ph= 1,02. F. François décide d'utiliser cette potion pour empoisonner tous les petits primants :P

Correction :

A. FAUX, alors la c'est simple lors d'une réaction c'est toujours l'acide le plus fort qui réagit avec la base la plus forte donc ici on regarde les pka des couples, Pka1 est plus faible que Pka2 donc HF réagit avec NH3. Plus le Pka est élevé plus la base du couple est forte et inverse pour les acides.

B. FAUX, si K > 10^4 la réaction est total, K = Ka1 / Ka2 ou K = 10^(Pka2 - Pka1) ici K = 10^6

C. VRAI, Dans le cas d'un mélange de 2 couples en proportion équimolaire, on a ph : Pka1 + Pka2 / 2 = 6,2

D. VRAI, ici on va utiliser la formule Ka = ( [A-] x [H30+] ) / [AH] donc [H30+] = [AH] x Ka / [A-] Ka = 10^-pka = 10^-3,2 n = C x V donc C = n / V On divise le nombre de mol de HF et F- par 2 (car V=2L) pour obtenir les concentrations. Donc finalement [H30+] = 9,5 x 10^-2 mol/L

E. VRAI, Maxime est un boss car ph = - log [H30+] donc ph = 1,02 On peut aussi utiliser la formule Ph = Pka – log ([AH]/ [A-])

F. VRAI, faites gaffe à ce que vous buvez (surtout à la POST xD)

Réponses : CDE

QCM 20 : Cocher toutes les réponses VRAI Meriem et Ashan décident de faire un peu de chimie G déterminés ceux-ci décident de torcher ce QCM en moins de 30secondes.

Pka(NH4+/NH3) = 9,2 et Pka(CH3COOH/CH3COO-) = 4,8

A. Le ph d'une solution d'HCL de concentration 5 x 10^-2 mol/L est 1,3. B. Le ph d'une solution de NaOH de concentration 7 x 10^-3 mol/L est 11,84. C. Le ph d'une solution de NH4+ de concentration 3 x 10^-5 mol/L est 8,6. D. Le ph d'une solution de CH3COO- de concentration 8 x 10^-2 mol/L est 8,8. E. Le ph d'une solution de H2SO4 (diacide fort) de concentration 10^-2 mol/L est 1,7. F. Seul le chef tuteur UE1 peut y arriver …. :P

Correction : Pour un calcul de ph toujours procéder en 2 étapes : 1: déterminer si on a une base/acide fort/faible ASTUCE : Quand on ne vous donne pas le pka d'un couple c'est que c'est un acide/base forte Les plus connus : NaOH , HCL 2: Appliquer la formule qui convient

A. VRAI , pour un acide fort la formule est ph = -logC donc ici ph= 1,3 B. VRAI, , pour une base forte la formule est ph= 14 + log C donc ici ph = 11,84 C. FAUX , pour un acide faible la formule est ph = 0,5 x (Pka – log C) donc ici ph= 6,8 D. VRAI , pour une base faible la formule est ph= 0,5 x (14 + pka + log C) donc ici

ph = 8,8 E. VRAI , pour un diacide FORT la formule est ph = -log 2C donc ici ph = 1,7

pour un diacide FAIBLE la formule est ph = 0,5 x (Pka1 – log C) F. VRAI , Evidemment …. :)

Réponses : A, B, D, E

Chimie Organique (20 QCM) Partie 1 : commune aux primants et doublants

Fonctions chimiques

QCM 21 : Cochez la ou les réponse(s) vraie(s)

A. La molécule 1 est un hydrocarbure B. La molécule 1 est un alcane C. La molécule 1 est un alcène D. La molécule 2 est un réactif fortement basique appelé organomagnésien. E. Dans la molécule 2, le carbone lié au magnésium porte une charge partielle positive.

Correction :

A. Vrai, pour rappel, les alcanes et les alcènes sont des hydrocarbures. B. Faux, cette molécule possède une insaturation dans son squelette carboné, c'est

donc un alcène. C. Vrai. D. Vrai. E. Faux, la charge partielle sur le carbone est négative ! Ceci donne à la molécule son

caractère fortement basique.

Réponses : A, C et D

QCM 22 : Petit florilège pour finir... cochez la ou les réponse(s) vraie(s)

A. La molécule 1 est une aldéhyde B. La molécule 2 est plus acide que la molécule 1 C. La molécule 3 est un aldol D. La molécule 3 est acide E. La molécule 4 est un acide aminé

Correction :

A. Faux, c'est un acide carboxylique B. Vrai, le chlore étant un meilleur groupe partant que OH C. Faux, c'est un anhydride d'acide D. Vrai E. Vrai, et petit bonus biochimique : c'est la méthionine ( paaarrr keeuuur )

Réponses : B, D et E

Stéréochimie QCM 23 : Question de cours

A. Il existe deux grands types d’isoméries : l’isomérie de constitution et l’isomérie de configuration.

B. Des énantiomères ont des propriétés chimiques identiques.

C. En représentation de Fisher, la chaîne carbonée est dessinée verticalement, le carbone le plus oxydé est positionné en bas et les liaisons horizontales pointent vers l’arrière.

D. Un atome de carbone portant quatre substituants différents est dit asymétrique.

E. La conformation éclipsée est la plus stable.

Correction :

A. Faux. Comme il est marqué dans le cours page 3, on distingue l’isomérie de constitution de la stéréo-isomérie. L’isomérie de configuration n’est qu’un sous type de stéréo-isomérie, qui comprend de plus l’isomérie de conformation. Gardez bien à l’esprit jusqu’au concours (ça vaudra pour le deuxième semestre) le schéma à la fin du chapitre.

B. Vrai. Deux énantiomères ont les mêmes propriétés chimiques et diffèrent uniquement par leurs propriétés physiques optiques (le fameux pouvoir rotatoire) et physiologiques. (page 7)

C. Faux. En représentation de Fisher, la chaîne carbonée est dessinée verticalement, le carbone le plus oxydé est positionné en haut et les liaisons à l’horizontal pointent vers l’avant. Il est très important de le retenir pour pouvoir jongler entre Cram, Newman et Fisher.

D. Vrai. Un C* a 4 substituants différents et est hybridé en sp3. (page5)

E. Faux. La conformation éclipsée est la moins stable car l’encombrement stérique y est le plus fort. Logiquement, la conformation décalée est plus stable car l’encombrement y est minimal. Pour ne plus vous tromper, pensez à l’éclipse, où le soleil est gêné par la lune…

Réponses : B, D

QCM 24 : Fisher, Newman Soit les molécules suivantes :

A. Les molécules 1 et 2 sont diastéréoisomères.

B. La configuration de la molécule 1 est (2S, 3R).

C. Le composé 3 est un diastéréoisomère de la molécule 1.

D. La configuration de la molécule 4 est (2R, 3S).

E. Tous les items précédents sont faux.

Correction : A. Faux. Pour la molécule 1 en représentation de Fisher, on numérote les carbones à

partir du haut.

Ordre de priorité des substituants : OH = 1, COOCH3 = 2, C(3) = 3, H = 4. On tourne en R mais on n’oublie pas qu’en Fisher le H est devant donc la configuration absolue de C*(2) est (S). Pour C*(3) avec le même raisonnement : OH = 1, C(2) = 2, CH2OH = 3, H = 4. On tourne en S mais le H est devant donc (R). Pour la molécule 2 en représentation de Cram on obtient pour C*(2) et C*(3) la même configuration absolue. Les molécules 1 et 2 sont donc identiques.

B. Vrai. Voir la correction de l’item précédent.

C. Vrai. Pour déterminer s’il est diastéréoisomère on doit savoir si les 2 composés diffèrent par la configuration absolue d’un seul C*. Il est conseillé lorsque vous avez affaire à Newman de rebasculer rapidement en Cram pour déterminer les configurations. La molécule 3 donne ainsi :

Or on a pu remarquer à l’item A que 1 et 2 étaient identiques, en comparant 3 à 2 on voit bien la relation de diastéréoisomèrie, par extension la molécule 3 est bien un diastéréoisomère de 1. Sinon pour l’item B on a déterminé la configuration de la molécule 1 (2S, 3R), lorsque l’on détermine celle de 3 en Cram on obtient (2S, 3S), on pouvait ainsi retomber sur la relation de diastéréoisomérie.

D. Vrai. On rebascule en Cram :

ce qui donne par rotation Et là on tombait sur l’énantiomère de la molécule 2 (tout les C* sont de configuration opposée), elle-même identique à la molécule 1 dont la configuration était (2S, 3R). On avait plus qu’à prendre l’opposée de cette dernière (2R, 3S).

E. Faux.

Réponses : B, C, D

Effets électroniques QCM 25 : Laquelle ou lesquelles de ces molécules sont aromatiques ? Une ou plusieurs réponse(s) exacte.

A.

B.

C.

D.

E.

Correction : Rappel : On utilise les règles de Hückel. 3 conditions à respecter :

- Cela concerne seulement les molécules cycliques planes. - Il y a 4n+2 électrons délocalisables (avec n entier). - Les électrons doivent être dans le même plan.

A. VRAI : c’est la pyrridine. Les règles de Hückel s’appliquent bien ici. Mais

attention le doublet non liant n’est pas impliqué dans l’aromaticité de la molécule.

B. FAUX : il s’agit du Furane. Quand on compte les électrons à délocaliser, il ne faut pas oublier de compter les doublets non liants. Le furane en a deux, ce qui fait 4

électrons à ajouter au total (deux électrons par doublet). Ainsi on a 8 électrons délocalisables, ce qui ne respecte pas les 4n+2 de Hückel.

C. VRAI : Il s’agit du Pyrrole. Mais attention ici le doublet non liant de l’azote participe à l’aromaticité, contrairement à la Pyridine.

D. VRAI : Il y a 10 électrons délocalisables, donc n=2 pour les règles de Hückel. E. VRAI : Il y a 14 électrons délocalisables, donc n=3 pour les règles de Hückel.

Réponses : A C D et E

QCM 26 : A propos des molécules ci-dessus, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

A. Le pKA du composé 2 a une valeur plus élevée que celui du composé 1.

B. Le composé 1 est plus acide que le composé 2.

C. Le composé 4 est plus basique que le composé 2.

D. Comparé à la pyridine, le composé 3 est plus basique.

E. Toutes les réponses précédentes sont vraies.

Correction :

A. VRAI : On rappelle : o que plus une molécule est basique, plus son pKA est élevé o qu’une molécule est basique si elle est capable de capter un proton. o on peut notamment capter un proton à l’aide d’un doublet non liant.

Une molécule sera donc d’autant plus basique qu’elle a des doublets non liants disponibles.

Le doublet non liant de l’azote dans la molécule 1 est engendré dans l’aromaticité du cycle. Il est donc peu disponible.

Le doublet non liant de l’azote dans la molécule 2 n’est pas délocalisable : il est donc disponible pour capter un proton. La molécule 2 est donc plus basique que la molécule 1 et son pKA est donc plus élevé.

B. VRAI : voir le commentaire au-dessus. C. VRAI : le composé 2 possède un seul doublet non liant sur l’azote. Mais le

composé 4 en possède 2 du fait de la charge négative portée par l’azote pour respecter la règle de l’octet (comptons ensemble : vous avez appris que l’azote possède 5 électrons sur sa couche de valence, cela nous fait donc 2 électrons – 1 électron + 4 électrons dus aux doublets non liants, ce qui fait bien 5). Le composé 4 est donc plus basique que le 2 car plus apte à capter des protons.

D. FAUX : le composé 3 est le pyrrole. Or le doublet non liant du pyrrole est impliqué dans l’aromaticité, donc ne peut pas jouer le rôle de base pour aller capter des protons. Contrairement à la pyridine dont le doublet non liant n’est pas impliqué

dans l’aromaticité : E. FAUX.

Réponses : A B et C

Les alcools QCM 27 : A propos du menthol, cochez la ou les réponses(s) juste(s) :

(-)-menthol

A. La configuration absolue du menthol est : 1R, 2S, 5S

B. Le menthol est un alcool secondaire

C. Le menthol est une espèce amphotère : il peut se comporter à la fois comme un

acide ou une base.

D. On peut préparer l’alcoolate correspondant avec une base forte comme le NaH

E. On peut préparer l’alcoolate correspondant avec un acide fort comme le H2SO4

Correction : A. FAUX : la configuration absolue du menthol est 1R, 2S, 5R B. VRAI : il y a seulement 2 autres substituants sur le carbone portant la fonction

hydroxyle donc le menthol est bien un alcool secondaire C. VRAI : Comme l’eau, les alcools sont à la fois des bases et les acides. D. VRAI : Le NAH (c’est l’hydrure de sodium, à ne pas confondre avec l’hydroxyde de

sodium, ou soude, de formule NAOH !!) est une base très forte qui permet de déprotonner un alcool pour donner l’alcoolate correspondant. Pour rappel, les alcools ont un Pka d’environ 16 et le NaH de 35. Il faut connaitre en gros les ordres de grandeurs de Pka des espèces fréquemment utilisées.

E. FAUX : on ne peux pas préparer un alcoolate avec un acide fort.

Réponses B, C, D

QCM 28 : A propos des alcools, quelques items de cours, bêtes et méchants (ou pas !), cochez la ou les réponses(s) juste(s) :

A. Un alcool peut être acide.

B. L’alcoolate est une espèce chargée négativement.

C. Mis en présence d’un réactif de Johns, le terbutanol est oxydé en cétone.

D. La déshydratation obéit à la règle de Markovnikoff

E. La SN1 passe par un intermédiaire plan et instable de basse énergie : le carbocation.

Correction : A. VRAI : un alcool peut avoir un comportement d’acide, avec un pKa de 16. Il n’est donc

déprotonné que par des bases très fortes, comme le NaH ( pka=35) ou un organomagnésien ( Pka environ 40)

B. VRAI : l’alcoolate correspond à un alcool qui a perdu un proton H+, donc il est chargé négativement ( R-O-)

C. FAUX : attention petit piège ! Ici, il faut faire attention à la molécule qui nous est

proposée. Le terbutanol est un alcool tertiaire, il ne peut donc en aucun cas être oxydé. Pour les sceptiques, le terbutanol ça ressemble à ça :

et l’explication du pourquoi du comment est-ce-que-ce-truc-ne-veut-pas-s’oxyder, cf question 1 !

D. FAUX : attention aux personnages à ne pas confondre. La déshydratation obéit à la règle de Zaytzeff.

E. FAUX : toute la phrase est juste, excepté « intermédiaire de basse énergie ». Le carbocation est bien instable, c’est pour cela qu’il est de HAUTE énergie. Petite moyen de visualisation : quand vous vous sentez en forme, vous ne tenez pas en place, et vous bougez pour évacuer ce « trop plein d’énergie », tandis que lorsque vous êtes fatigués, vous préférez rester allongé dans votre lit. Pour les molécules c’est pareil : un intermédiaire de haute énergie devra se transformer pour évacuer cette énergie, c’est pour cela qu’il est instable.

Réponse A et B

Dérivés Halogénés QCM 29 : Cochez la ou les réponse(s) juste(s) :

A. Les dérivés halogénés ne sont pas des intermédiaires de synthèse mais au contraire des composés naturels.

B. Du fait de l’électronégativité de l’halogène, la charge partielle négative est portée par le carbone.

C. Afin de synthétiser du chlorure, on peut utiliser le chlorure de thionyle (SOCl2) avec un alcool.

D. Pour synthétiser de l’iodure, il faut utiliser du tyosylate (R-OTs), de l’iodure de sodium (Na-I) dans un solvant protique tel que l’acétone.

E. La réaction de formation de l’iodure de la question D, est une SN2.

Correction :

A. FAUX : C’est l’inverse : les dérivés halogénés sont des intermédiaires de synthèse et ne sont pas des composés naturels.

B. FAUX : Encore une fois c’est l’inverse. L’halogène étant plus électronégatif que le carbone et sachant que l’atome le plus électronégatif porte la charge partielle négative, c’est l’halogène qui est porte la charge partielle négative.

C. VRAI : alcool + chlorure de thionyle => chlorure + dioxyde de soufre. D. FAUX : Il faut bien lire jusqu’au bout ! Le solvant de la réaction doit absolument être

aprotique, afin de solvater le cation Na+, et ainsi rendre l’anion I- plus nucléophile pour permettre la substitution

E. VRAI : A retenir !! Réponses : C,E

Exercice :

Les questions QCM 30 et QCM 31 se rapportent à la synthèse précédente QCM 30 : Cochez la ou les réponse(s) vraie(s) :

A. Le composé B est un chlorure B. L’étape 2 est une addition électrophile sur un alcène C. Le composé D est un éther D. Le composé E contient deux alcools secondaires E. Le composé E contient un alcool secondaire et une cétone

Correction :

A. FAUX : C’est un chlorure d’acide (car on a « une cétone » + « chlorure ») B. VRAI : L’addition d’eau sur un alcène a le même mécanisme qu’une addition

électrophile : passage par un carbocation (ici tertiaire) avec addition d’eau. C. FAUX : C’est un ester D. FAUX : Le composé E est un alcool tertiaire et un alcool secondaire. La formation

de l’alcool tertiaire est le résultat de l’organomagnésien sur la cétone et l’alcool secondaire résulte de l’action de l’eau sur l’oxygène.

E. FAUX : Cf réponse D

Réponses : B

QCM 31 : Cochez la ou les réponse(s) vraie(s)

A. Utiliser un ou deux équivalents d’organomagnésien (CH3MgI) amènerait au même composé E.

B. Le composé C répond à la règle de Saytzeff C. L’étape 2 passe par un carbocation D. La réaction menant à D est appelée la synthèse de Williamson E. Toutes les réponses sont fausses

Correction

A. FAUX : Un seul équivalent d’organomagnésien n’aurait aucune action sur l’ester, car en effet il faut minimum deux équivalences pour transformer une cétone en alcool tertiaire. Une seule équivalence ne ferait que déprotoner un alcool.

B. FAUX : La règle de Saytzeff parle de régiosélectivité mais elle concerne les alcènes formés et non les alcools. Règle de Saytzeff = alcène le plus substitué est obtenu majoritairement. (ici il n’y aucune régiosélectivité, pas la peine de vous torturer les méninges ^^)

C. VRAI : C’est une addition nucléophile passant par un carbocation. D. FAUX : La synthèse de Willamson concerne les éthers, le composé D est un ester. E. FAUX : la réponse C est vraie

Réponses : C

Dérivés carbonylés QCM 32 : Soit la réaction suivante

O

H

OH O

1°) molécule B2°) molécule C

A D

A. La molécule B peut être du LDA ou de l’éthanolate de sodium.

B. En conditions acides, la molécule D conduit à une cétone α,β-insaturée.

C. La molécule A est obtenue par réduction d’un alcool secondaire.

D. La molécule C est un aldéhyde, et plus précisément le méthanal.

E. C’est une réaction d’aldolisation, c'est-à-dire une addition électrophile d’un énolate sur

un dérivé carbonylé.

Correction : A. Vrai. Dans une réaction d’aldolisation il est nécessaire de former un énolate via

l’utilisation d’une base forte pour arracher le H en alpha de la cétone (ou

aldéhyde). Le LDA (pKa 35) et EtONa (pKa 18) sont de bonnes bases dans ce cas

là.

B. Vrai. C’est une réaction d’élimination (aussi appelée crotonisation dans ce cas là).

On formerait cette molécule O

C. Faux. La molécule A est une cétone, elle vient donc de l’OXYDATION d’un alcool

secondaire.

D. Vrai. Le méthanal (ou formaldéhyde) est le plus simple des aldéhydes :

H H

O

E. Faux. C’est bien une aldolisation, mais ce n’est en aucun cas une addition électrophile,

mais bien une addition NUCLEOPHILE, où le nucléophile est l’énolate. Comme je suis

gentil je vous mets le mécanisme. Oui j’ai retourné la molécule pour que le mécanisme

soit plus visible…

O

H

O

H H

O

O

H

O

H2O

O

H

OH

EtO

Réponses : A, B, D

QCM 33 : Soit la molécule suivante

O

A. En présence d’une amine tertiaire en conditions acides on obtient un iminium en

équilibre tautomérique avec une énamine.

B. En présence CH3MgCl en conditions acides, on a une addition nucléophile donnant un

alcool tertiaire.

C. Le réactif de Jones oxyde cette cétone en acide carboxylique.

D. Cette cétone est en équilibre tautomérique avec deux énols.

E. En présence d’un équivalent de méthanol en conditions acides on obtient un

hémiacétal.

Correction : A. Faux. C’est avec une amine primaire ou secondaire, car l’amine tertiaire comprenant trois

groupements alkyl, il est impossible de former une double liaison C=N sinon l’azote se

retrouve avec cinq liaisons, soit 10 électrons dans sa couche de valence, ce qui ne respecte

pas trop la règle de l’octet.

B. Faux. Les organomagnésiens (dont on peut simplifier la formule par un carbanion) sont des

bases fortes, donc en conditions acides la première réaction qui aura lieu sera une réaction

acide-base dont voici l’équation. Remarque il n’y a pas d’équilibre acide-base (donc simple

flèche) pour deux raisons, la première étant que la différence de pKa est d’environ 40, la

deuxième étant que CH4 est un gaz.

CH3 + H CH4 C. Faux. On ne peut pas oxyder une cétone. Par contre on aurait pu oxyder un aldéhyde en acide

carboxylique avec le réactif de Jones.

D. Faux. La molécule étant symétrique, il n’y a qu’une seule forme énol : O OH

E. Vrai.

Réponse : E

Les amines QCM 34 : cochez la ou les réponses vraie(s) :

A. Les amines sont moins nucléophiles que les alcools. B. L'acide acétique CH3COOH peut protoner une amine. C. La basicité des amines diminue lorsque la disponibilité du doublet de l'azote augmente. D. Une amine est toujours considérée comme un acide. E. La base conjuguée d'une amine est l'ion ammonium.

Correction :

A. Faux c'est l'inverse, les amines sont plus nucléophiles que les alcools. B. Vrai, l'amine est une base moyennement faible (pKa=10) donc l'acide acétique

de pKa=4,5 peut la protoner. C. Faux c'est l'inverse, la basicité des amines augmente avec la disponibilité du doublet

libre de l'azote, en effet le doublet libre peut réagir avec des protons. D. Faux une amine est une espèce amphotère c’est à dire qu'elle peut jouer le rôle de

base ou d'acide. E. Faux la base conjuguée d'une amine est un amidure. L'ion ammonium est son acide

conjugué.

Réponse : B

QCM 35 : cochez la ou les réponses vraie(s)

R1 R2

O

R NH2

H+

A B

C

A. La molécule A ne peut être qu'une cétone. B. La molécule B est une amine 2nd. C. La molécule C est une amine. D. La réaction se fait en milieu basique. E. Le pH optimal de cette réaction est entre 4 et 5.

Correction :

A. Faux cette réaction peut se faire avec d’autres dérivés carbonylés : aldéhydes, cétones...

B. Faux c'est une amine primaire. C. Faux c'est une imine.

R1 R2

N

R

D. Faux la création d'une imine se fait en catalyse acide. E. Vrai le pH optimal pour la vitesse de cette réaction est de 4,5.

Réponses : E

Partie 2 : Questions PRIMANTS

Pot-pourri de questions de cours

QCM 36 : Cochez la ou les réponse(s) vraie(s)

A. Les alcools sont des composés ou un C sp2 porte une fonction hydroxyle -OH. B. La molécule 1 est un alcool primaire. C. La molécule 2 est un alcool secondaire. D. La molécule 3 est un acétal. E. La molécule 3 possède 2 fonctions éthers.

Correction :

A. Faux, les alcools sont des composés où un C sp3 porte une fonction hydroxyle – OH.

B. Faux, car le carbone rattaché à la fonction hydroxyle est lié à 2 carbones. C. Faux, c’est un hydrate. D. Faux, attention piège, un acétal possède deux fonctions éther lié à un « même »

atome de carbone ! E. Vrai.

Réponse : E

QCM 37 : A propos de l’effet mésomère, cocher la(les) proposition(s) excate(s).

A. On symbolise l’effet mésomère par deux flèches comme ceci :

B. Il n’y a pas de gain ni de perte d’électrons.

C. On délocalise les électrons d’une liaison simple.

D. Un composé ne peut être à la fois mésomère donneur et mésomère attracteur.

E. Les carbocations sont des groupements donneurs alors que les carbanions sont des

groupements accepteurs.

Correction :

A. FAUX : Ces deux flèches symbolisent un équilibre. La mésomérie est symbolisée

comme ceci : B. VRAI. C. FAUX : les électrons d’une liaison simple ne sont jamais délocalisables par

mésomérie. D. FAUX : cas du phényle par exemple. E. FAUX : c’est l’inverse. En effet, du fait du son déficit en électrons, un carbocation

va accepter des électrons par effet mésomère pour combler ce déficit, et vice versa pour un carbanion.

Réponse : B

QCM 38 : Cochez la ou les réponse(s) juste(s)

A. Les halogénoalcanes peuvent subir deux types de réactions : la SN2 et la E2. Celles-ci peuvent être compétitives.

B. Lors de la SN2, il faut que les liaisons C-X et C-H soient coplanaires et en anti. C. Maiiis non !! Ca ce sont les conditions nécessaires à une élimination de type E1 D. Seule la SN2 est stéréospécifique (comparée à la E2). E. En présence de soude (NaOH), la compétitivité entre l’E2 et la SN2 n’a plus lieu, car

la soude est une bonne base, l’élimination de type E2 prime sur la SN2

Correction :

A. VRAI : il existe une compétition SN2/E2 pour un halogénoalcane B. FAUX : ces conditions correspondent à la réaction d’élimination E2 C. FAUX : cf réponse B D. FAUX : la E2 et la SN2 sont stéréospécifiques. La stéréospécifité de la SN2 est

l’inversion de Walden (attaque à 180° du nucléophile par rapport au groupe partant) et celle de la E2 est coplanarité et leur relation en anti des liaisons C-H et C-X.

E. VRAI : en présence d’une bonne base qui est un mauvais nucléophile comme la soude NaOH ou tBuOH on a une E2

Réponses : A, E

QCM 39 : Cochez la ou les proposition(s) FAUSSE(S)

A. Les réactifs de Grignards sont des organomagnésiens B. Le carbone lié au magnésium dans l’organomagnésien porte la charge partielle positive

c’est donc un électrophile, il va réagir avec les nucléophiles C. Les réactifs de Grignards sont formés à partir du magnésium, d’un halogénoalcane

dans un solvant aprotique, l’acétone. D. Les organomagnésiens sont exclusivement de puissant nucléophile réagissant comme

des carbanions nucléophiles. E. Un organomagnésien réagissant sur un alcool tertiaire forme une cétone

Correction Pour ceux qui se sont fait avoir pour le « proposition(s) fausse(s) », ne vous inquiétez pas, normalement il n’y en a pas en UE1. MAIS il faut toujours être attentif à l’énoncé, car il y en a dans d’autres matière, et rien n’empêche les profs d’UE1 d’en mettre aussi ;) Vous allez voir on se fait avoir une fois (deux pour certains :p) mais pas plus !

A. VRAI. B. FAUX : la charge partielle portée par le carbone lié au magnésium est négative

(car Mg moins électronégatif que C), ce qui le rend nucléophile. C’est la base de la réactivité des organomagnésiens !

C. FAUX : toute la phrase est juste sauf le nom du solvant : c’est dans l’éther diéthylique qu’on forme les organomagnésiens.

D. FAUX : ce sont de puissants nucléophiles (ils réagissent avec des électrophiles) et de puissante base (tous les protons labiles sont captés par l’organomagnésien)

E. FAUX : un organomagnésien réagissant avec une cétone donne un alcool tertiaire. En effet, un alcool tertiaire ne réagit avec l’organomagnésien que par des réactions parasites (déprotonation)

Réponse : B, C, D, E

QCM 40 : Soit la molécule suivante

O

A. Il s’agit de l’acétone.

B. La réactivité de cette molécule est diminuée en présence d’APTS.

C. Une façon de protéger cette cétone consiste en la transformer en acétal.

D. C’est un solvant apolaire protique.

E. En présence d’une base forte telle qu’une amine on forme un énolate.

Correction : A. Vrai. Il y a quelques molécules dont il faut connaitre le nom « non officiel », pour

rappel en nomenclature l’acétone s’appelle la propanone.

B. FAUX. L’APTS est un acide fort permettant de protoner les dérivés carbonylés, ce qui a

pour intérêt d’exalter l’électrophilie du carbone de la liaison C=O.

C. Vrai. En présence d’acide et de deux équivalents d’alcool (ou un diol) on

transforme une cétone en acétal (cyclique ou non).

D. Faux. C’est un solvant POLAIRE APROTIQUE, car présente un moment dipolaire, et

qu’il ne présente pas de H capable d’être engagé dans une liaison hydrogène.

E. Faux. Une amine a un pKa aux environs de 9-10, ce n’est pas assez fort pour déprotoner

un H en alpha d’une cétone, et donc former un énolate.

Réponses : A, C

Partie 2 :

Questions DOUBLANTS

Réactivité des alcènes

QCM 36 : Cocher les réponses VRAI

A. Les alcènes sont des composés dans lesquels 2 atomes de carbones sont doublement liées (2 liaisons PI )

B. La réactivité des alcènes est du à la présence des électrons Sigma. C. La liaison PI est une liaison beaucoup plus forte que la liaison Sigma (2fois plus) car

elle permet de créer une double liaison qui attache fortement 2 atomes . D. La principale réaction des alcènes est une réaction d'addition le plus souvent initiée par

un nucléophile car il a obligatoirement disparition de la liaison PI. E. Toute les réponses sont fausses.

Correction :

A. FAUX , une double liaison : 1 liaison Sigma + 1 liaison PI B. FAUX , D'électron PI évidemment... C. FAUX , C'est l'inverse c'est la liaison Sigma qui est 2 fois plus forte que la liaison PI.

(dites vous que la première liaison covalente qui lie 2 atomes est toujours une SIGMA donc c'est la plus forte des 2 :) )

D. FAUX, Par un électrophile évidemment car il est pauvre en électron (souvent chargé +) contrairement à l'alcène. ATTENTION : Lorsqu'on dessines les flèches des réactions on part toujours du nucléophile vers l'électrophile.

E. VRAI

Réponse : E

QCM 37 : Cocher les réponses VRAI

A. La régiosélectivité suit la règle de Markovnikov = l'halogène s'additionne majoritairement sur le carbone le moins substitué car on peut l'attaquer plus facilement (moins d'encombrement stérique)

B. L'hydratation d'un alcène catalysé en milieu acide (H20 , H2SO4) conduit à la formation d'un alcool.

C. La réaction d'hydratation se fait en présence d'halogénure nucléophile. D. La réaction d'hydrogénation d'un alcène est une addition syn stréréoselective . E. L'hydrogénation d'un alcène ne peut se faire qu'avec une catalyse acide.

Correction :

A. FAUX , l'halogène attaque la carbocation le plus substitué (car le plus stable) B. VRAI C. FAUX , si l’halogénure nucléophile est présent dans le milieu il va gêner la réaction

car c'est l'eau qui joue le rôle de nucléophile ici... D. FAUX , stréréoSPECFIQUE attention ici les 2 hydrogènes s'additionne sur un seul

côté de l'alcène , on a donc 1 seul produit ( quand on dit stréréoSELECTIVE c'est qu'on a 2 produits dans la réaction en proportion différente )

E. FAUX , catalyse métallique (H2,PD)

Réponses : B

Les aides et dérivés QCM 38 : Soit la molécule suivante

OH

O

A. C’est un acide carboxylique.

B. Le pKa de son couple acide-base est d’environ 7.

C. Le pKa de son couple acide-base augmenterait en présence de chlore en alpha du

carbone fonctionnel.

D. En présence d’un organomagnésien on obtiendrait une cétone.

E. En présence d’un alcool et d’APTS on formerait un ester.

Correction :

A. Vrai.

B. Faux. Il est d’environ 5.

C. Faux. Des effets électro-attracteurs stabiliseraient la base conjuguée de cette acide, donc

rendrait la base moins forte, donc logiquement si la base est moins forte alors l’acidité est

plus forte ! Et si l’acidité est plus forte, alors le pKa diminue.

D. Faux. Les organomagnésiens sont des bases fortes, la première réaction qui aura lieu sera

la déprotonation de l’acide carboxylique.

E. Vrai. Un alcool et un acide carboxylique en présence d’une catalyse acide forment

un ester et de l’eau

Réponses : A, E

QCM 39 : Synthèse du GHB (sisi grosse ambiance !)

O

O

NH2

O

1) B2) C

A D

HO

OH

O

HOE

F

A. La molécule A est un anhydride d’acide.

B. Le passage de A à D nécessite une catalyse acide.

C. Le mécanisme du passage de A à D fait intervenir une addition-élimination et de la

prototropie.

D. E peut être de la soude.

E. Les molécules B et C ne servent à rien, on aurait très bien pu passer de A à F

seulement avec E.

Correction : A. Faux. C’est un ester cyclique (ou lactone pour les intimes)

B. Vrai. C’est la formation d’un amide, ce qui nécessite une catalyse acide pour

augmenter l’électrophilie de l’ester.

C. Vrai.

D. Vrai. De la soude NaOH ou de la potasse KOH, c’est une saponification, c'est-à-

dire une hydrolyse basique.

E. Vrai. On aurait très bien pu hydrolyser l’ester de départ avec de la soude.

Réponses : B, C, D, E

QCM 40 : Soit la molécule suivante

Ph

O

O

O

Ph A. Son hydrolyse libère deux équivalents d’un acide carboxylique aromatique.

B. L’addition nucléophile d’une amine primaire conduit à la formation stéréosélective d’un

amide.

C. Les carbones fonctionnels de cette molécule sont au degré d’oxydation +III.

D. L’eau est un solvant de choix dans le cadre d’une estérification à partir de ce composé.

E. C’est un diester symétrique.

Correction : A. Vrai. On effectue une addition-élimination où le nucléophile est l’eau. Rappelons-le,

« -Ph » est un groupement phényle, donc aromatique.

B. Faux. On obtient bien un amide, mais en aucun cas c’est stéréosélectif, car l’amide obtenu n’a

même pas de centre asymétrique.

Ph

O

NH

R

C. Vrai.

D. Faux. L’eau effectuerait une réaction parasite qui serait l’hydrolyse.

E. Faux. C’est un anhydride d’acide.

Réponses : A, C

FIN DE L’EPREUVE D’UE1 :)