Modèle concours d'accès — Faculté de Médecine et de Pharmacie de Rabat 2014 — Chimie

Ce modèle est l'épreuve de chimie du concours d'accès en 1^re année des études de médecine, Faculté de Médecine et de Pharmacie de Rabat, session du vendredi 25 juillet 2014. Durée : 30 minutes, tout dispositif électronique interdit, 4 exercices de 5 points. Voici une correction proposée.

Exercice 1 — Couples oxydant/réducteur

1. ClO^-/Cl^- (ClO^- est réduit : Cl passe de +I à −I) et (CO₂ , N₂)/CN^- (CN^- est oxydé : C passe de +II à +IV, N de −III à 0). Bilan électronique : 2 CN^- cèdent 10 e^-, 5 ClO^- en captent 10.
2. Cl₂/ICl₃ (le chlore est réduit à l'état −I dans ICl₃) et ICl₃/I₂ (l'iode est oxydé de 0 à +III).
3. Cl₂/Cl^- et ClO^-/Cl₂ : c'est une dismutation, le dichlore joue à la fois le rôle d'oxydant et de réducteur.
4. FeO(OH)/Fe (le fer est oxydé de 0 à +III) et O₂/H₂O (le dioxygène est réduit).
5. AlO₂^-/Al (Al passe de 0 à +III) et H₂O/H₂ (l'hydrogène passe de +I à 0).

Exercice 2 — Trois bases de même concentration

1. pH : à concentration égale, plus le pK_A du couple est grand, plus la base est forte et plus le pH est élevé.

• A (NH₃, pK_A = 9,2) → pH₂ = 10,6
• B (NH₂OH, pK_A = 6,0) → pH₁ = 9,0
• C ((CH₃)₂NH, pK_A = 11,0) → pH₃ = 11,4

Vérification pour une base faible peu dissociée : pH = ½(pK_A + 14 + log c). Avec A : 10,6 = ½(9,2 + 14 + log c), d'où c = 1,0.10^-2 mol.L^-1 ; B donne alors ½(6 + 14 − 2) = 9,0, ce qui est cohérent.

2. Taux d'avancement : τ = [HO^-]/c = 10^pH−14/c.

• A : 10^-3,4/10^-2 = 10^-1,4 ≈ 0,04 → τ₂
• B : 10^-5/10^-2 = 1,0.10^-3 → τ₃
• C : 10^-2,6/10^-2 = 10^-0,6 ≈ 0,25 → τ₁

La base la plus forte est la plus avancée.

3. Unités de la vitesse de réaction : a et d. La vitesse volumique v = (1/V)·dx/dt s'exprime en quantité de matière par unité de volume et de temps : mol.L^-1.min^-1 ou mol.m^-3.s^-1. Le m.s^-1 est une vitesse de déplacement, et la vitesse de réaction n'est pas sans unité.

Exercice 3 — Acide éthanoïque (C_A = 1,5.10^-2 mol.L^-1, pH = 3,3)

1. Réponse a : pK_A = pH + log(C_A.10^pH − 1). Avec h = [H₃O⁺] = [A^-] et [AH] = C_A − h, on a K_A = h²/(C_A − h). Donc pK_A = −2 log h + log(C_A − h) = 2pH + log[h(C_A/h − 1)] = pH + log(C_A.10^pH − 1).

2. Réponse a : pK_A = 4,76. C_A.10^pH = 1,5.10^-2 × 10³ × 10^0,3 = 15 × 2 = 30, donc pK_A = 3,3 + log 29 = 3,3 + 1,46 = 4,76.

3. L'équation de la réaction est C₂H₄O₂ + NH₃ ⇄ C₂H₃O₂^- + NH₄⁺.

• 3.1 : a et c. K = [C₂H₃O₂^-][NH₄⁺] / ([C₂H₄O₂][NH₃]) = K_A2/K_A1, ce qui s'écrit aussi 10^{pK_A1 − pK_A2} (numériquement 10^{9,2 − 4,76} = 10^4,44).
• 3.2 : b) τ = √K/(1 + √K). Pour un mélange équimolaire (n₀ de chaque réactif), K = x²/(n₀ − x)² = τ²/(1 − τ)², donc √K = τ/(1 − τ) et τ = √K/(1 + √K), soit environ 0,99 : la réaction est quasi totale.

Exercice 4

1.1 Espèce prédominante (pK_A = 3,5) :

• dans l'estomac (pH 1,5 < pK_A) : AH ;
• dans le duodénum (pH 6 > pK_A) : A^- ;
• dans le sang (pH 7,4 > pK_A) : A^-.

1.2 Dans l'estomac, [A^-]/[AH] = 10^{pH − pK_A} = 10^{1,5 − 3,5} = 10^-2 : l'aspirine y est presque entièrement sous forme acide.

2.1 Couples mis en jeu : O₃/O₂ et SO₄^2-/SO₂ (ou H₂SO₄/SO₂).

2.2 Équation :

• O₃ + 2H⁺ + 2e^- → O₂ + H₂O
• SO₂ + 2H₂O → SO₄^2- + 4H⁺ + 2e^-
• Bilan : O₃ + SO₂ + H₂O → O₂ + SO₄^2- + 2H⁺, soit O₃ + SO₂ + H₂O → H₂SO₄ + O₂.