Chimie G

Si dans une solution tampon on trouve 10x plus d'acide que de la base conjuguée et que le pKa vaut 10, que vaut le pH ?

pH = pKa - 1 = 9

Quelle est la formule pour trouver le pH d'une solution tampon ?

pH = pKa -log([AH]/[A-] > une solution tampon possède toujours un pH proche du pKa du couple impliqué > si on a la même concentration de l'acide que de sa base conjuguée, pH = pKa

Est-ce que H et S sont des fonctions d'état ?

Oui !

Que mesure le potentiel électrochimique standard de réduction (Eºred) ?

Le potentiel d'un couple redox à se réduire. > potentiel d'oxydo-réduction: potentiel d'un oxydant à se réduire

H2SO4 est un polyacide fort ou faible ?

Fort. > [H3O+] ≈ 2[AH]

Quelle est la formule de la densité d?

d = m/V

Vrai ou faux: L'activité d'une substance dissoute dans une solution diluée est donnée par sa concentration molaire.

Vrai.

I.14 K' Contient une grand quantité de macromolécules: A) blanc d'oeuf B) graphite C) bois D ADN

+-++

Comment calcule-t-on le % de dissociation α d'un acide fort ? et d'un acide faible ?

> acide fort: α = 1 (si dissociation complète) > acide faible: α = [H3O+]/[AH]

Plus un système est désordonné, plus l'entropie S est ?

Désordre = grand S > unité de S: J/mole.K > un cristal à 0K possède S = 0 > l'entropie augmente quand l'eau fond puis à nouveau quand l'eau s'évapore

Est-ce que [H3O+] à l'équilibre dépend de Ka ?

Oui ! > Ka sert à trouver le pH

Les décompositions radioactives telles que O3 -> O2 + O sont en général de quel ordre ?

Premier ordre.

Comment calcule-t-on la fraction molaire d'une molécule dans un mélange de 2 molécules? ex. fraction molaire en eau dans un mélange eau-éthanol

> Calculer la masse de chacune des molécules > Calculer le nombre de moles > Calculer le rapport de moles Ex. n(H2O)/n(C2H6O) = 0.13 si le rapport massique éthanol/eau = 95/5.

IV.11 K' L'hydrolyse de la liaison peptidique en présence d'eau produit deux acides aminés du type L- alanine selon la réaction décrite ci-dessous : NH2CH2-CONH-CH2COOH(s) + H2O(l) ↔ 2 NH2CH2COOH(S) Dans les conditions standards de température (T=298 K) et de pression (P=1 atm), les propositions suivantes concernant cette réaction sont exactes : A) la réaction est exothermique. B) la réaction est spontanée. C) la réaction est entropiquement favorable. D) la réaction est déplacée vers la droite en y ajoutant de l'eau. On donne: ∆Hf = -22 kJ; K= 2.164x10^3 Isotherme de van't Hoff : ∆Gºr = -RTln(Keq) Relation de Gibbs-Helmholtz: ∆Gºr = ∆Hºr - T∆Sºr

++++

VIII.6 K' Les propositions suivantes concernant l'énergie d'activation sont exactes : A) L'énergie d'activation d'une réaction est indépendante de la température. B) La vitesse de réaction dépend de l'énergie d'activation. C) L'énergie d'activation mesure l'énergie des réactifs du départ par-rapport à l'état de transition. D) Seuls un faible pourcentage des chocs possédant une énergie supérieure à l'énergie d'activation conduiront aux produits de la réaction. E) l'énergie d'activation est toujours positive.

+++-+

VII.2 K' Les propositions suivantes sont exactes : A) la solubilité est la quantité maximale, en mole, pouvant être dissoute dans 1 litre de solution. B) la constante de solubilité Ksp varie avec la température. C) une solution est saturée quand la solubilité maximal est atteinte. D) le pH fait obligatoirement varier la solubilité d'un sel. E) une solution saturée peut dissoudre d'autres sels.

+++-+ > Ksp varie avec la température (∆F = -RTln(K) > le pH ne fait pas obligatoirement varier la solubilité d'un sel > une solution saturée peut dissoudre d'autres sels > la solubilité est la quantité maximale, en mole, pouvant être dissoute dans 1 litre de solution > une solution est saturée quand la solubilité maximal est atteinte

VIII.2 K' L'iodation de l'acétone est une réaction lente à température ambiante et dont la loi cinétique est V = k [acétone]∙[H+]. S'applique à cette réaction : A) elle est auto-catalytique B) une baisse du pH accélère la réaction C) la concentration d'iode (I2) n'a aucun effet sur la vitesse de cette réaction D) il s'agit d'une réaction de transfert de protons E) elle est d'ordre global 2

+++-+ > ordre global: regarder les puissances des concentrations dans la loi de vitesse

II.12 K' Les propositions suivantes concernant les équations chimiques sont exactes : A) On ne peut pas toujours déduire le mécanisme d'une réaction à partir de son équation chimique. B) Une réaction élémentaire peut être représentée par une équation chimique. C) Une équation chimique équilibrée ne permet de faire des prédictions quantitatives que si les concentrations des réactifs et des produits sont exprimées en mole/l. D) La flèche utilisée dans une équation chimique ne permet pas de prévoir la spontanéité d'une réaction chimique.

++-+

VIII.11 K' Soit la réaction d'oxydation du formol: CH2O(l) + O2(g) -> CO2(g) + H2O(l) et sa loi cinétique: k[H2CO][O2] / (1+k'[O2]) Les propositions suivantes sont exactes : A) L'oxydation aérobique du formol est une réaction non-élémentaire. B) La réaction est sans ordre. C) Les constantes de vitesse k et k' dépendent de la concentration. D) L'énergie d'activation de cette réaction est positive.

++-+ > non-élémentaire car V ne suit pas la stoechiométrie > sans-ordre car non-élémentaire > k ne dépend pas des concentrations car équation d'Arrhenius: v = Ae x e^(-Ea/RT) > Ea est toujours positive

VIII.1 K' A une influence sur la vitesse d'une réaction chimique conduisant à l'équilibre : A) température. B) fréquence des chocs entre les réactifs. C) variation d'énergie libre entre les réactifs et les produits. D) état physique des réactifs (solide, liquide, gaz). E) la concentration ou la pression partielle des réactifs.

++-++

VI.12 K' Les réactions suivantes sont des réactions d'oxydo-réduction: A. NaClO + NaCl + H2SO4 -> Cl2 + H2O + Na2SO4 B. KNO3 + 3FeCl2 + 4HCl -> NO + 3FeCl3+ KCl + 2H2O C. HClO4 + NaHCO3 -> H2O + CO2 + NaClO4 D. Ba2+ + CuSO4 -> BaSO4 + Cu2+

++--

I.13 K' Le carbone est constitué essentiellement de deux isotopes C12 et C13 et sa masse atomique est de 12.011 g/atg. On peut dire: A) C13 est l'isotope minoritaire B) C13 contient un nombre impair de neutrons C) 13g de carbone contient 1.0 mole de C13 D) une mole de CO2 contient 2.4% de molécules contenant un atome C13

++-- > l'isotope indique le nombre de nucléons (ex. C12 = 6 protons et 6 neutrons) > il n'y pas plus 1.1% d'atomes de C13 (13/12).

IV.12 K' Soit la réaction suivante: CaO(s) + CO2 (g) -> CaCO3 (s) Les propositions suivantes concernant cette réaction sont exactes : A) La formation de CaCO3 est spontanée dans les conditions standards. B) Une augmentation de la température déplace l'équilibre vers la gauche. C) Une augmentation de pression déplace l'équilibre vers la gauche. D) L'entropie de réaction est responsable de la formation de CaCO3 (s). On donne: ∆H° = -178.3 kJ, Keq = 7.2x10^22 Isotherme de van't Hoff : ∆Gºr = -RTln(Keq) Relation de Gibbs-Helmholtz: ∆Gºr = ∆Hºr - T∆Sºr

++-- > ∆H négatif = réaction exergonique (donc si on augmente T, réactifs favorisés)

I.6 K' L'oxygène est essentiel pour l'homme. On peut dire: A) L'O2 est utilisé comme oxydant dans les cellules. B) L'O2 est transporté par l'Hb sous sa forme atomique. C) L'O2 est très peu soluble dans l'eau. D) L'O2 est le constituant majoritaire dans le corps humain.

+-++

V.12 K' Soit la réaction d'hydrolyse de l'acide AH: AH+H2O -> A- + H3O+ :Ka et la réaction d'hydrolyse de sa base conjuguée A-: A- + H2O -> AH + OH- :Kb Les propositions ci-dessous sont exactes : A) Ka et Kb sont deux grandeurs dépendantes. B) H3O+ est l'acide conjugué de HO-. C) Ka peut être déduit de l'énergie libre de dissociation de l'acide. D) Ka · Kb = 14.

+-+- > KaxKb = 10^(-14)

VII.10 K' L'eau circulant dans le corps humain n'est pas pure, mais contient de nombreux ions, dont des ions calcium Ca2+. Cela va: A) favoriser la formation des calculs rénaux formés d'oxalate de calcium et de carbonate de calcium. B) augmenter le pouvoir tampon de la solution. C) diminuer le volume de solution nécessaire à la dissolution des calculs rénaux. D) aucun effet sur le pH de la solution.

+--+ > Ca2+ n'a aucun effet sur le pH

Donner les relations entre Ka, pKa et pH (grand/petit).

> Grand Ka = petit (négatif) pKa = acide fort > Petit Ka =grand (positif) pKa = acide faible > Ka ≈ 1 = acide moyen (~autant d'acide que de base conjuguée) => même raisonnement pour les bases

VII.12 K' Concernant l'hydroxyapathite Ca5(PO4)3(OH), un solide ionique peu soluble dans l'eau et principal constituant de l'émail des dents, on peut dire que: On donne : pKsp = -log(Ksp) = 48.8 A) sa solubilité augmente après avoir bu une boisson acide. B) sa solubilité augmente lorsqu'on ajoute une solution de chlorure de calcium CaCl2. C) sa solubilité augmente lorsque l'on ajoute un réducteur comme le glucose dans l'eau. D) lors de sa dissociation dans l'eau, le pH de la solution augmente.

+--+ > OH- réagit à l'ajout d'acide > ion commun: solubilité diminue > rien n'est susceptible d'être réduit par le glucose > si dissolution, libération de H+ donc augmentation du pH

V11. K' On dit de 100 mL d'une solution aqueuse d'acide phosphorique (H3PO4) 0.2 M : A) son pH vaut 1.41. B) 22.5% de l'acide initial est dissocié. C) c'est une solution d'ampholyte. D) après ajout de 50 mL de NaOH 0.4 M, le pH vaut 2.12. On donne P = 1 atm. = 760 mmHg = 1.014.105 Pascal; R = 8.314 J/mole∙K. pKa1(H3PO4) = 2.12, pKa2(H3PO4) = 7.22, pKa3(H3PO4) = 12.36, pKa(H2O) = 14.0

+--- > acide faible > α = [H3O+] / [AH] > pas un ampholyte mais un tampon (l'acide est toujours présent) > après ajout de NaOH, seule espèce présente est la base conjuguée: formule des ampholytes

IV.7 K' Le nitrate d'ammonium NH4NO3 se dissout spontanément selon la réaction ci-dessous: NH4NO3 (s) → [NH4]+(aq) + [NO3]-(aq) On observe un abaissement de la température de la solution. Les propositions suivantes concernant cette réaction sont exactes: A) c'est une réaction endothermique. B) ∆Gr > 0. C) la variation d'enthalpie est responsable de la spontanéité de cette réaction. D) ∆Sr < 0.

+--- > car ∆Hº = ∆Uº + ∆nRT et ∆Gº = ∆Hº - T∆Sº donc ∆Gº = ∆Uº + ∆nRT - T∆Sº

IV.10 K' Le signe des variations d'entropie de réaction (∆S°) des transformations ci-dessous est exact: A) 2 Fe2O3(s) + 3 C(s) -> 4 Fe(s) + 3 CO2(g): ∆S>0 B) N2O4(g) -> 2 NO2(g): ∆S<0 C) NH3(g) + BF3(g) -> NH3BF3(s): ∆S>0 D) Ca(s) + 1⁄2 O2(g) -> CaO(s): ∆S>0

+--- > compter les moles et regarder les états

VIII.12 K' Lors d'une séance de fitness, on encourage les candidats à consommer des acides aminés afin de synthétiser plus de protéines selon: n acides aminés -> protéine + (n-1) H2O La vitesse de formation des protéines selon ce mécanisme est accélérée par une acidification du milieu. Les propositions suivantes sont exactes: A) H+ est un inhibiteur de cette réaction. B) La concentration de H+ apparait dans la loi cinétique de vitesse de cette réaction. C) C'est une réaction de transfert de H+. D) L'énergie d'activation de cette réaction dépend de la présence de H+.

- + - + > acidification = ajout d'H+ (donc pas un inhibiteur) > si l'ajout d'H+ augmente la vitesse, sa concentration apparaît forcément dans la loi cinétique de vitesse > c'est une réaction de condensation (≠ acide-base) > Ea est modifiée (diminue) par la présence de H+

Quel est le lien entre pression partielle d'O2 et fixation de l'O2 par l'hémoglobine?

- Quand P(O2) est élevée, par ex. dans les alvéoles pulmonaires, l'hémoglobine fixe l'O2. - Quand P(O2) est faible, par ex. dans les capillaires musculaires, l'hémoglobine relâche l'O2. > L'O2 est alors recaptée par la myoglobine, très vite saturable.

IV.9 K' Concernant l'énergie libre: A) la variation d'énergie libre d'une réaction est indépendante de la température. B) la variation d'énergie libre détermine la composition du mélange lorsque l'équilibre chimique est atteint. C) l'énergie libre de mélange correspond à une contribution purement enthalpique. D) une réaction exergonique peut être endothermique.

-+-+ > ∆Gº = ∆Hº + T∆Sº > ∆Gº est dans la formule du Keq

III.9 K' Les réactions ci-dessous sont des transformations exothermiques qui possèdent des variations d'enthalpie (∆H) significativement plus négatives que leurs variations d'énergie interne (∆U) : A) H2O (l) -> H2O(g) B) 2NO2(g) -> N2O4(g) C) C6H12O6(s) + 6O2(g) -> 6CO2(g) + 6H2O(g) D) Fe2O3(s) + 6HBr(l) -> 2FeBr3(s) + 3H2O(l)

-+-- > Comme ∆H = ∆U + ∆nRT, pour que ∆H<∆U il faut ∆n<0 donc que n(initial)>n(final) > Ne compter que les moles n de gaz

IV.8 K' La réaction de dissociation de l'eau liquide s'écrit : H2O(l) -> H2(g) + 1⁄2 O2 (g) On donne: ∆Sºr = 163 J/Kmol, ∆Hºr = 285kJ/mol Les propositions suivantes concernant cette réaction sont exactes:

-+-- > quant au désordre de l'univers, il faut savoir si la réaction est spontanée ou non (donc calculer ∆G) > quant à l'ordre du système, il faut calculer ∆S > D) selon ∆Hº = ∆Uº + P∆V et Le Châtelier, compter le nombre de moles pour voir les effets sur la pression

III.10 K' Concernant la spontanéité d'une réaction chimique, on peut dire que: A) d'après le second principe de la thermodynamique, toute réaction chimique spontanée possède une variation d'entropie de réaction positive. B) la variation d'énergie libre (ou énergie de Gibbs) d'une réaction est déterminée à pression constante. C) lorsqu'une réaction chimique est exergonique (∆Gº<0), le minimum d'énergie est atteint lorsque les réactifs ont été intégralement transformés en produits. D) une réaction exothermique est toujours spontanée.

-+-- A) on peut avoir une réaction spontanée lorsque S<0 B) ∆G = ∆H - T∆S (et ∆H est à pression constante donc ∆G aussi) C) le minimum d'énergie est atteint avant la transformation complète, lorsqu'il y a encore un mélange des produits et réactifs D) une réaction exergonique (≠exothermique) est toujours spontanée

Quelles sont les 2 formules utilisées pour trouver [H3O+] des acides forts et faibles?

> acide fort: [H3O+] ≈ [AH] > acide faible: [H3O+] ≈ √(Ka x [AH])

VI.5 K' Pour prévoir le sens spontané d'une réaction d'oxydo-réduction dans les conditions standards, il est indispensable de connaître: A) La concentration de chacun des composés. B) Le potentiel standard de chacun des couples redox impliqués. C) La température à laquelle la réaction est réalisée. D) Le nombre de protons et d'électrons échangés. E) La vitesse de la réaction.

-+---

II.11 K' Suite à l'accident de Tchernobyl, des quantités importantes des isotopes radioactifs 134Cs et 137Cs et ont été libérées dans l'atmosphère. Les deux isotopes se décomposent par transformation d'un de leurs neutrons en un proton (gardé dans le noyau) et en un électron (perdu). S'applique au 137Cs : A) Son noyau contient 79 neutrons. B) Le corps humain peut distinguer les deux isotopes lors de la respiration. C) 137 grammes de cet isotope contiennent 6.02 x 1023 atomes. D) Lors de sa décomposition, le noyau formé est le 137Ba.

--++ > 137 = nb de nucléons, mais voir dans le tableau périodique que numéro atomique (nb de protons) = 55 > 137-55 = 82 neutrons (pour le 137Cs) > Le 134Cs contient 79 neutrons

VIII.5 K' Le monoxyde d'azote (NO) est rapidement oxydé dans l'air pour donner le dioxyde d'azote (NO2), un gaz très toxique, selon la réaction : 2 NO(g) + O2 (g) -> 2 NO2 (g) On trouve la loi de vitesse suivante: V = k [NO]2·[O2] S'applique à cette réaction : A) elle est d'ordre global 2. B) une augmentation de la température diminue sa vitesse. C) une compression du volume de réaction déplace l'équilibre vers la droite. D) elle est de troisième ordre par-rapport au monoxyde d'azote. E) une diminution du volume occupé par les réactifs diminue sa vitesse.

--+-- > Le Châtelier

III.8 K' Environ 25% de l'énergie produite par un être humain au repos est utilisée pour maintenir les gradients de concentration entre le cytoplasme de la cellule et le plasma. On peut dire que : A) Le passage d'un ion K+ de la cellule vers le plasma diminue l'entropie du système. B) Le passage d'un ion Na+ du plasma dans la cellule est exothermique. C) Le passage d'un ion Na+ du plasma dans la cellule est exergonique (␣Gr < 0). D) les concentrations de Na+ et K+ dans le plasma et dans la cellule sont à l'équilibre chimique. E) Le passage d'un ion Na+ implique toujours le passage d'un ion K+ en sens inverse à travers la membrane.

--+-- A) le mélange de 2 compartiments augmente l'entropie B) quand il s'agit de gradients de concentration, ∆Hº=0 (donc pas exergonique) C) si le passage suit le gradient, la réaction est spontanée et donc exergonique D) équilibre = mort, donc PAS d'équilibre E) pas de relation obligatoire entre le passage de Na+ et K+

VI.11 K' Les propositions ci-dessous sont exactes : A. Une oxydation correspond à une diminution du nombre d'oxydation B. On appelle un oxydant tout composé susceptible de donner des électrons. C. Une base de Bronsted est une particule capable de capter des électrons en solution. D. La variation du nombre d'oxydation permet d'identifier les réactions d'oxydo-réduction.

---+ > la base capte des protons (≠électrons)

VIII.10 K' Pour une réaction du type A→B, l'ajout d'un catalyseur entraîne : A) une modification de la constante d'équilibre. B) un dégagement de chaleur supplémentaire. C) sa consommation au cours de la réaction. D) une augmentation de la vitesse de la réaction. E) la formation de nouveau produits de réaction.

---+-

IV.2 K' Une réaction chimique s'arrête et atteint l'équilibre parce que : A) l'enthalpie de mélange est nulle à l'équilibre. B) l'énergie interne du système est minimum. C) la composition à l'équilibre maximise le nombre de particules. D) l'entropie de mélange est la plus négative. E) l'entropie de l'univers est maximale.

----+

Si [H3O+] augmente de x10, la variation de pH sera de ?

-1

Si la formation de NH3 a une variation d'enthalpie de ∆Hºf = -1200 kJ/mole, que vaut l'énergie de la liaison N-H ?

-400 kJ > il faut diviser par 3

I.11 L'alcool fédéral, utilisé pour désinfecter les instruments chirurgicaux, est constitué de 95% d'éthanol (C2H6O) et de 5% d'eau (fraction poids). La fraction molaire en eau de ce mélange à 20º est?

0.13 > = rapport n de l'eau / n de l'éthanol (avec m = 5 et 95gr)

Quels sont les 2 moyens pour prédire la variation de l'entropie d'une réaction?

1) Une augmentation du nombre de particules dans les produits augmente l'entropie translationnelle du système: ∆S>0 2) L'entropie dépend de l'état physique des composés S°(gaz) > S°(liquide) > S°(solide)

Comment savoir quelle est le % d'un isotope par rapport à un autre? Ex. MM(C) = 12.011

12.011 est une moyenne entre C12 et C13. > 13/12.011 = 1.08 ≈ 1.1%C13

I.4 L'hémoglobine transporte quatre molécules de dioxygène par récepteur selon: Hb + 4 O2 <-> Hb(O2)4 Au sommet de l'Everest, sous une pression partielle de dioxygène de PO2 = 50 mmHg, 30% de l'hémoglobine est saturé. La constante de fixation Kfix en unité d'atmosphère vaut: On donne P = 1 atm. = 760 mmHg = 1.014.105 Pascal.

2.28x10^4 atm(^-4)

Lors de la réaction de combustion du méthane: CH4(g) + 2 O2(g) -> CO2(g) + 2 H2O(l) Comment évolue le gaz à pression constante?

3moles de gaz -> 1mole => V diminue Le gaz reçoit un travail (produit par la chaleur de la combustion) pour se contracter.

Quelles sont les 2 formules utilisées pour trouver [H3O+] des polyacides forts et faibles?

> polyacide fort: [H3O+] ≈ n[AH] (n est le nombre de protons dissociables) > polyacide faible: [H3O+] ≈ √(Ka1 x [AH]) (on ne tient compte que de Ka1 car l'acide n'est que faiblement dissocié)

Dans une pile Daniell, la réduction a lieu sur la cathode ou sur l'anode ? Et l'oxydation ?

> réduction: sur l'anode > oxydation: sur la cathode

Donner les 2 formules qui relient ∆Hº et ∆Uº

> ∆H = ∆U + P∆V > ∆H = ∆U + (nfinal(gazeux) - ninitial(gazeux)) RT

III.7 La combustion de l'urée (H2N)2CO produit de l'azote moléculaire, du CO2 et de l'eau. La valeur de la variation d'enthalpie de formation ∆Hºf(urée) de l'urée est ? On donne: ∆Hºcomb(urée) = -631.7 kJ/mole ; ∆Hºf(H2O) = -286 kJ/mole; ∆Hºf(CO2) = -394 kJ/mole

A) -334 kJ/mole > attention, équilibre de la réaction de combustion montre que le coefficient de l'urée est de 2, => faire ∆Hºcomb x2 (en plus de tenir compte également des autres coefficients) > 2∆Hcomb(urée) = somme Hf(produits)-somme Hf(réactifs) > Hf(réactifs) = Hf(urée)

V.9 Le pH d'une solution obtenue par le mélange de 50 mL d'acide acide triflique (CF3SO3H) 0.03 M et 50 mL de sa base conjuguée CF3SO3- à la même concentration de 0.03 M est ? On donne : pKa(CF3SO3H) = - 14.9

A) 1.82 > acide très fort donc complètement dissocié (pas de solution tampon) > base très faible donc ne joue aucun rôle > calcul de la nouvelle molarité (car volume change) et formule des acides forts

V.6 L'acide urique possède un pKa = 5.4. Sa forme protonée (AH) est responsable de dépôts cristallins dans les articulations. A pH = 7.0, le pourcentage d'acide urique protoné est ?

A) 2.5% > on utilise la formule du Ka, en sachant qu'à pH7, [H3O+] = 10^(-7) > [A-] / [AH] = Ka/[H3O] = 39.8 > [AH] + [A-] = [AH] + 39.8[AH] = 40.8 [AH] = 100%

VII.5 Le bromure d'argent (AgBr) est un sel peu soluble utilisé pour les pellicules photographiques. Sa solubilité dans une solution aqueuse contenant 0.25M de HBr vaut ? On donne : pKsp(AgBr) = 12.3, pH = 0.60 et pKa(HBr) = -9.0

A) 2.5x10^(-12) > comme HBr est un acide fort, il se dissocie complètement et la concentration de Br- dissociée par AgBr est alors négligeable et on utilise [Br-] = 0.25M dans la formule Ksp = [Ag+]x[Br-] > la seule inconnue est [Ag+], utiliser Viet

I.7 Une des propositions ci-dessous qui caractérise le comportement de l'acide urique en solution aqueuse et dans le sang est exacte : A) A pH = 7.4 (physiologique), l'acide urique se trouve majoritairement sous forme d'acide. B) la formation de l'urate implique un transfert d'électrons C) l'acide urique est un polyacide faible D) l'urate est un ampholyte E) l'acide urique est peu soluble dans l'eau car il ne porte pas de charge électrique permanente

Acide urique <-> Urate + H+ (pKa = 5.6) E juste. > à pH7, majoritairement urate > transfert de proton > acide urique = monoacide faible -> donc impossible que base conjuguée soit un ampholyte

I.5 Une des propositions ci-dessous qui caractérise le transfert de O2 de l'Hb vers la myoglobine est exacte: A) L'atome responsable de la fixation du O2 est diffèrent dans l'hémoglobine et dans la myoglobine. B) L'hémoglobine fixe le dioxygène plus efficacement que la myoglobine. C) La valeur du pH influence l'efficacité de la fixation du O2 sur l'Hb. D) L'abaissement de la pression partielle de dioxygène dans les tissus est défavorable à la libération de O2 de l'Hb. E) La myoglobine contient quatre hèmes alors que l'Hb n'en contient qu'un.

C juste. > l'atome qui fixe le fer dans l'Hb et la myoglobine et le fer > Plus le pH est acide, plus l'affinité de l'Hb pour l'O2 décroit (donc libération) ! > si la pression partielle d'O2 diminue, l'Hb libère l'O2

Donner une définition de la variation d'enthalpie standard.

C'est la variation d'enthalpie accompagnant la formation d'un composé chimique à partir de ses éléments dans les conditions standards. ex. C + O2 -> CO2: ∆Hºf = -393.5 JK/mol O2 -> O2: ∆Hºf = 0 ! (formé à partir de lui-même)

VI.10 Soit la série électrochimique suivante: Ca2+ + 2 e -> Ca :E° = -2.87 V Mg2+ + 2 e -> Mg : E° = -2.37 V Zn2+ + 2 e -> Zn : E° = -0.76 V 2 H+ + 2 e -> H2 :E° = 0.00 V I2 + 2 e -> 2 I- :E° = 0.62 V O2 + 4 H+ + 4 e -> 2 H2O :E° = 1.23 V Parmis les réactions suivantes, indiquer celle qui n'est pas spontanée dans les conditions standards: A) Zn2+ + Ca -> Zn+Ca2+ B) Zn2+ +H2 -> Zn+2H+ C) O2 + 4 H+ + 2 Mg -> 2 Mg2+ + 2 H2O D) H2+I2 -> 2HI E) Mg + I2 -> Mg2+ + 2I-

B faux

I.1 Concernant l'hydroxylation de la phénylalanine en tyrosine, les propositions ci-dessous sont exactes sauf : A) Cette réaction correspond à une transformation chimique. B) C'est le dosage de la phénylalanine accumulée qui permet de détecter la phénylcétonurie. C) La formule brute de la tyrosine est C9H11NO3. D) En milieu physiologique (pH = 7.4), la phénylalanine se décompose en différents métabolites. E) La tyrosine est un acide aminé.

B faux. C'est le dosage des métabolites, produits de la décomposition de la phénylalanine que l'on peut détecter.

VI.4 On mélange les couples redox suivants dans l'eau: Zn2+/Zn (E°=- 0.76V) ; Cu2+/Cu (E°= + 0.34V) ; Fe3+/Fe2+ (E°= + 0.77V). La réaction qui a la constante d'équilibre la plus élevée à 298 K est ? A) Zn + Cu2+ -> Zn2+ + Cu. B) Zn + 2 Fe3+ -> Zn2+ + 2 Fe2+. C) Zn + 2 Fe2+ -> Zn2+ + 2 Fe3+. D) Cu + 2Fe3+ -> Cu2+ + 2Fe2+. E) Cu + 2Fe2+ -> Cu2+ + 2Fe3+. On donne: Equation de Nernst: E = Eº-RTxln([red]/[ox]/nF ; R = 8.314 J/mole.K ∆Gº = nF(∆Eº); F=96500 (C/mol);

B juste. > on calcule ∆E = E(oxydant:++) - E(réducteur:--) > la plus grande différence donne le plus grand E

II.1 L'oxydation du glucose dans l'organisme se fait selon la réaction ci-dessous: C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O En sachant que la consommation du glucose est de 444 g/jour, le volume d'air qu'il faut respirer à 25°C pour accomplir cette oxydation pendant 24 heures à pression de 1 atmosphère est de? On donne: 1mole de gaz à 273K et 1 atm a un volume de 22.4L. Air = 21%O2, 79%N2, R = 8.314J/molK, 1atm = 1.014x10^5Pa

B) 1724L > attention, il faut utiliser la formule des gaz parfaits pour pouvoir tenir compte de la temperature !!! (Attention, V est en m3!)

VII.6 On mélange 30mL de solution 10^(-3)M de BaCl2 et 70mL d'une solution 10^(-3)M de Na2SO4. La concentration en ions Ba2+ à l'équilibre est de : On donne : pKsp(BaSO4)= 10.

B) 2.5x10^-6 > Ba2+ réagit avec SO4-: on peut utiliser Ksp en recalculant les nouvelles molarité (car volume change): > nBa2+ réagissent avec nSO4(2-): forme BaSO4

V.3 217 mg de l'acide carbonique (H2CO3) est solubilisé dans 5 ml d'eau. Les deux équilibres acido-basiques de ce diacide sont : H2CO3 + H2O ↔ HCO3- + H3O+ : pKa1 = 6.38 HCO3- + H2O ↔ CO32- + H3O+ : pKa2 = 10.32 Le pH de cette solution est de ?

B) 3.2 > comme pKa1 = 6.38, H2CO3 est un acide faible > on utilise alors la formule √(Ka1 x [AH]) sans tenir compte du Ka2 car l'acide ne s'est pas suffisamment dissocié

VIII.8 La teneur en enzyme 'alcool dehydrogenase' dans un échantillon biologique est dosée grâce à une cinétique de type Michaelis-Menten: S+E ->(k1) ES ->(k2) E+P En excès d'éthanol (0.1 M), la vitesse de la réaction est indépendante du substrat (S) et vaut V = 4.2.10-2 [M.s-1]. La concentration en enzyme dans l'échantillon est de ? On donne : équation de Michaelis-Menten Vm-m = k2x[Etot]x[S] / (Km + [S]) k2 = 1.31x10^3 ; km = 2.12 x 10^-4

B) 3.2x10^(-5)

VI.2 Les nombres d'oxydation de l'azote dans la série de composés suivants est: N2 /NO/ HNO2 /NO3-/NO2 A) -1 / -2 / +5 /+3 / -4 B) 0 / +1 / +3 / +6 / +4 C) 0 / +2 / +3 / +5 / +4 D) +1 / -1 / -3 /+5 / +2 E) 0 / -2 / +3 /+5 / +2

C

VI. 3 Les propositions ci-dessous concernant les réactions de transfert d'électrons sont exactes, sauf: A) l'oxygène moléculaire (O2) s'oxyde difficilement. B) les réactions de transfert d'électrons impliquent au moins la présence d'réducteur et d'un oxydant. C) l'électron peut exister comme intermédiaire stable en solution acqueuse. D) la différence de potentiel électrochimique lors d'une réaction de transfert d'électrons permet de calculer sa constante d'équilibre. E) lors d'une électrolyse, l'anode porte une charge positive.

C faux.

I.3 Sont des propositions ci-dessous qui sont indispensables à la survie d'un organisme biologique et à la pérennité de sa descendance sauf: A) S'alimenter B) S'isoler de son environnement. C) Posséder au moins deux cellules. D) Pouvoir se reproduire. E) Pouvoir contrôler ses transformations chimiques internes

C faux. > isolation de l'environnement par la bicouche de phospholipides

III.5 On déduit l'énergie de la liaison N-H en utilisant la réaction N(g) + 3H(g) -> NH3(g), effectuée à 298 K et sous une pression de 1.0 atmosphère. Cette énergie de liaison vaut ? On donne : ∆H°f (N)(g) = 470 kJ/mole ; ∆H°f (H)(g) = 220 kJ/mole ; ∆H°f (NH3)(g) = -46 kJ/mole.

C) -392 > il faut trouver le ∆Hr de NH3 puis diviser par 3 pour ne garder que la liaison N-H > ∆Hr = ∆Hf(N) + 3∆Hf(H) - ∆Hf(NH3)

II.6 Dans les alvéoles pulmonaires, où il règne une pression totale de 0.4atm à 37ºC, la densité de l'air est? On donne: composition de l'air en fraction molaire: N2 = 0.82 et O2 = 0.18, R = 8.314, 1atm = 1.014x10^5Pa

C) 0.45 g/L > utiliser PV = nRT (attention, V est en m3 donc pour calculer une densité en litres, il faudra faire x10^3

II.8 Parmi les quantités des substances suivantes, celle qui ne contient pas 3.01x10^23 particules est? A) 14 g de diazote moléculaire. B) 22 g de dioxyde de carbone. C) 1 atome-gramme de carbone. D) 90 g de glucose (C6H12O6). E) 9 ml d'eau (nombre d'Avogadro NA = 6.02x10^23)

C) 1 atome-gramme de carbone

VI.8 Lors de missions spatiales, la source d'énergie endogène est produite par une pile à combustion fonctionnant à T = 330K, selon 2H+ + 2e -> H2 :Eº = 0.00 V O2 + 4H+ + 4e -> 2H2O :Eº = 1.23 V On donne: P = 1 atm. = 760 mmHg = 1.014.105 Pa; R = 3.314 J/molK; F = 96500 Cb/mol; Equation de Nernst: E = Eº- RT ln([red]/[ox])/nF; Le voltmètre mesure pour cette pile spécifique à T= 330 K une différence de potentiel de ?

C) 1.23

VII.9 Soit la fixation du cation Ca2+ à une calciprotéine selon la réaction indiquée ci-dessous : Ca2+ + Prot -> [Ca(Prot)]2+ :K[Ca(Prot)]2+= 2.3x10^4 Sachant que la concentration totale de cette calciprotéine dans un sérum est de 7.8x10^(-7) M, la concentration en calcium libre nécessaire pour atteindre 75% d'efficacité (fraction complexée = 0.75) vaut ?

C) 1.3x10^(-4)

VIII.4 Le pentoxyde d'azote N2O5 est décomposé pour donner le dioxyde d'azote et de l'oxygène moléculaire selon la réaction ci-dessous : 2 N2O5(g) -> 4 NO2 (g) + O2 (g) À partir d'une concentration initiale de 0.040 M, la concentration de N2O5 qui reste 10.0 minutes après le début de sa décomposition à 65°C, est de ? On donne : loi cinétique de premier ordre [N2O5]t = [N2O5]0·e(-kt) avec k = 5.2.10-3 s-1.

C) 1.8x10^(-3)

V.10 On ajoute 900ml d'une solution de 4.0 g de chlorure d'ammonium (NH4NO3) à 100 mL d'une solution aqueuse d' hydroxyde de lithium (LiOH) 0.5 M. Le pH final du mélange vaut ? On donne : pKa(HNO3) = -1.50 ; pKa([NH4]+) = 9.26 et pKa(H2O) = 14.00

C) 10.97 > un solide dans une solution aqueuse va se dissocier > NH4+ réagit alors avec OH- (solution tampon) > comme il ne reste que de la base conjuguée et plus d'acide, on calcule Kb avec Ke/Ka pour ensuite utiliser la formule des bases faibles

II.10 Le saccharose C12H22O11, comme le glucose, réagit avec l'oxygène pour donner du gaz carbonique et de l'eau selon la réaction ci-dessous : C12H22O11 + 12 O2 ->12 CO2 + 11H2O La masse d'eau produite par la combustion d'un morceau de 4g de saccharose est de?

C) 2.3g

V.5 On prépare une solution tampon physiologique par la neutralisation de 250 mL de H2CO3 0.15 M par une solution de NaOH 0.8 M. Les deux équilibres acido-basiques de ce diacide sont : H2CO3 + H2O ↔ HCO3- + H3O+ : pKa1 = 6.38 HCO3- + H2O ↔ CO32- + H3O+ : pKa2 = 10.32 Le volume de solution de NaOH que l'on doit ajouter à la solution d'acide carbonique pour atteindre pH = 7.0 est ?

C) 37.8 mL > utiliser la formule du Ka (produits / réactifs) > comme c'est un mélange, on calcule uniquement Ka avec les nb de moles > on connait Ka1,nH2CO3, nH2O (10^-7) => On peut trouver nNaOH > V = n/M

V.4 La dissolution de 248 mg d'acide carbonique (H2CO3) dans 10 ml d'eau est suivie par l'ajout de 10 ml d'une solution de NaOH 0.2 M. Les deux équilibres acido-basiques de ce diacide sont : H2CO3 + H2O ↔ HCO3- + H3O+ : pKa1 = 6.38 HCO3- + H2O ↔ CO32- + H3O+ : pKa2 = 10.32 Le pH de cette solution est de ?

C) 6.4

V.2 En sachant que l'hydroxyde de potassium (KOH) est une base forte pKb = -2.29, le pH d'une solution 5.0 · 10-8 M en KOH est de ?

C) 7.1 > comme [AH]<10^(-7) il faut tenir compte des OH- produits par l'autoprotolyse de l'eau: [OH-] = 10^(-7) > [OH-]tot = 5x10^(-8) + 10^(-7)

VII.4 La présence d'un calcul rénal est diagnostiquée chez un patient. La masse de ce calcul rénal, supposé entièrement d'oxalate de calcium (CaC2O4) est de 0.45g. Le volume d'eau nécessaire pour dissoudre ce calcul rénal est de ? On donne : Ksp (CaC2O4) = 2.5·10-9 ; MM (CaC2O4) = 128 gr/mol et on néglige la protonation de l'oxalate.

C) 70.3L > calculer n(oxalate) > trouver la concentration des produits de dissociation grâce au Ksp de la réaction de dissociation: CaC2O4 -> Ca2+ + C3O4(2-) > s = M > V = n/M = 70L

IV.3 Pour fabriquer de l'hydrogène gazeux, une des possibilités est de réaliser la réaction suivante : C(s) + H2O(g) -> CO(g) + H2(g) avec ∆Hºr = 131 kJ/mol; ∆Sºr = 94.6 J/molK Dans les conditions standards, la constante d'équilibre de cette réaction est de ? On donne : R = 8.314 J/mole.K ; 1 atm = 760 mmHg = 1.014.105 Pascal. Isotherme de van't Hoff : ∆Gºr = -RTln(Keq) Relation de Gibbs-Helmholtz: ∆Gºr = ∆Hºr - T∆Sºr

C) 9.5x10^(-19). > attention, ne pas oublier de passer ∆Sºr ET la constante R en kJ !

III.4 La combustion de méthane dans les conditions standards (25°C, 1 atm) est une réaction exothermique: C2H5OH(l) + 3 O2(g) -> 2CO2(g) + 3 H2O(liq) ∆H° = -1367 kJ/mole On donne les enthalpies de formation : ∆H°f (H2O)(l) = -285.9 kJ/mole, ∆H°f (CO2)(g) = -393.5 kJ/mole. L'enthalpie standard de formation de l'éthanol C2H5OH(l)) est de ?

C) ∆H°f (C2H5OH(l)) = -276.7 kJ/mole. > ∆Hcomb = -1367 = somme Hf produits (x coefficient) - somme Hf réactifs (x coefficient)

VI.1 Les nombres d'oxydation du soufre dans la série de composés suivants est: H2S / SO2 / S8 / S2O32- /SO42- A) +1/ +2/ 0/ +4/ +6 B) -2/ +2/ +1/ -2/ +6 C) +1/ +4/ +1/ +4/ +6 D) -2/ +4/ 0/ +2/ +6 E) +2/ +4/ 0/ +4/ +6

D

I.8 Un contrevenant est interpellé avec un taux d'alcool (C2H6O) dans le sang de 3.8 pour 1000 (volume/volume). La concentration molaire en alcool dans le sang est? On donne: d(C2H6O) = 0.789g/cm3

D) 6.5 x 10^-2 M

I.2 Une des propositions ci-dessous est exacte : A) Le fer est stocké dans une protéine, la myoglobine. B) Le fer dans l'hémoglobine est fixé par un acide carboxylique. C) La majorité du fer dans le corps se trouve dans les enzymes responsables de l'oxydation de la matière organique (cytochrome C-oxydase). D) L'assimilation du fer des aliments est très peu efficace. E) Le fer est transporté dans le sang par la ferritine.

D juste. > assimilation de 1mg pour 10mg ingérés. > transport par la transferrine et stockage par la ferritine > le fer est fixé par un noyau porphirine

III.2 La transformation du glucose en éthanol découle d'un processus de fermentation dû à la présence de micro-organismes selon la réaction ci-dessous: C6H12O6 -> 2C2H5OH(l) + 2CO2 (g) L'enthalpie accompagnant la fermentation de 270 g de glucose à P = 1 atm. et T=25°C vaut ? On donne : ∆H°(fermentation de glucose) = -88.7 kJ/mol.

D) -133 kJ > ∆Hº est donné PAR MOLE, donc il faut connaître le nombre de mole d'une molécule grâce à sa masse

IV.6 On considère la réaction de combustion du cyclohexane : C 6H12(l) + 9 O2(g) -> 6 CO2(l) + 6 H2O (l) ∆Hºr = -3920 kJ/mol La variation d'énergie interne ∆U de cette réaction à P=1 atm. et T= 25°C vaut ? On donne : P = 1 atm. = 760 mmHg = 1.01325.105 Pascal ; R = 8.314 J/mole∙K.

D) -3912 kJ

IV.1 La variation d'énergie libre standard (298 K, 1 atm) lors de la réaction de combustion du méthanol (CH3OH) vaut ? 2 CH3OH(l) + 3O2(g) → 4H2O(l) + 2CO2(g) On donne : - 2CH3OH: ∆Hºf -238.8 kJ/mol et ∆Sºf 126.8 J/molK - 3O2: ∆Hºf 0 kJ/mol et ∆Sºf 205.1 J/molK - 4H2O: ∆Hºf -285.8 kJ/mol et ∆Sºf 69.9 J/molK - 2CO2: ∆Hºf -393.5 kJ/mol et ∆Sºf 213.7 J/molK et ∆Gºr = ∆Hºr - T∆Sºr, ∆Gºr = -RTln(Keq)

D) -702.0 kJ/mol > attention, on calcule □Hr et □Sr pour 2 moles, mais il faut corriger seulement A LA FIN > calcul de □Gr PUIS diviser par 2 (> raison : on ne veut pas diviser T par 2)

VII.8 Une solution saturée de sulfate de lithium (Li2SO4) est obtenu en dissolvant 33 g de ce sel dans un litre d'eau. Li2SO4 -> 2Li+ + SO42- La valeur de la constante de solubilité (Ksp) est ?

D) 0.108 > Comme la solution est saturée, on peut appliquer M = n/V > calculer n(lithium) => calculer M > Ksp = 4s^3 (avec s = M)

IV.5 Afin de modéliser les échanges de cations à travers une membrane, le dispositif ci-dessous (séparation avec membrane perméable) est construit dans un laboratoire. Chaque compartiment est rempli avec un volume équivalent de solution de Na à des concentrations initiales différentes. Compartiment 1: [Na+] = 0.18M Compartiment 2: [Na+] = 0.08M La concentration de Na+ dans le compartiment 1 à l'équilibre chimique est ? On donne : P = 1 atm. = 760 mmHg = 1.014.105 Pascal; R = 8.314 J/mole∙K ∆G°f(Na+) = -62.6 kJ/mol

D) 0.13 > à l'équilibre chimique, K = 1, donc rapport produit/réactif = 1

IV.4 Dans un pot catalytique de voiture, le monoxyde de carbone, toxique, est transformé en dioxyde de carbone, non-toxique. Dans les conditions standard la constante d'équilibre de cette réaction est de : CO(g) + 1/2 O2 (g) -> CO2 (g) On donne : énergie de Gibbs standard de formation à 298 K : ∆G°f(CO2 (g)) = -394.4 kJ/mol ; ∆G°f(CO (g)) = -137.2 kJ/mol R = 8.314 J/mole.K ; 1 atm = 760 mmHg = 1.014.105 Pascal. Isotherme de van't Hoff : ∆Gºr = -RTln(Keq) Relation de Gibbs-Helmholtz: ∆Gºr = ∆Hºr - T∆Sºr

D) 1.21x10^45 > attention, ne pas oublier de passer ∆Sºr ET la constante R en kJ !

VI.7 Soit la réaction ci-dessous: Zn + Cu2+ -> Cu + Zn2+ La constante d'équilibre dans les conditions standards (298 K, 1 atm) est de ? On donne: Zn2+/ Zn (E°= - 0.76V) ; Cu2+/ Cu (E°= + 0.34V) ; Equation de Nernst: E = Eº- RT ln([red]/[ox])/nF; ∆Gº = -nF(∆Eº); F=96500 (C/mol); Isotherme de van't Hoff : ∆Gºr = -RTln(Keq) ; R = 8.314 J/mole.K.

D) 1.63x10^37

VIII.7 La vitesse d'élimination d'un médicament M par voie hépatique suit une loi cinétique de premier ordre [M]t = [M0]·exp(-kt) avec une constante de vitesse k = 1.2.10-4 s-1. La concentration du médicament (M) dans le corps aura diminué de 99% après combien de temps ?

D) 10.66 heures

VIII.3 Le monoxyde d'azote (NO) est rapidement oxydé dans l'air pour donner le dioxyde d'azote (NO2), un gaz très toxique, selon la réaction : 2 NO(g) + O2 (g) -> 2 NO2 (g) En doublant la concentration de NO(g) la vitesse de réaction est multiplié par 4 et en doublant la concentration de NO(g) et O2 (g), la vitesse est multipliée par 8. Les ordres partiels par rapport aux réactifs NO(g) et O2 (g) ainsi que l'ordre global sont respectivement ?

D) 2,1,3

II.2 Le sang humain contient environ 2.5g de fer, sous forme d'hémoglobine. Le poids moléculaire de l'hémoglobine est de 65000 Dalton et elle contient 4 atomes de Fer. La concentration d'hémoglobine contenue dans une personne ayant 5L de sang est de?

D) 2.23MM > calculer nFe > n(Hb) = 4n(Fe) > utiliser M =n/V

II.9 On mesure une pression partielle d'oxygène de P(O2)= 75mmHg dans les poumons d'homme dont la capacité pulmonaire est de 2 litres. La masse de dioxygène contenues dans ses poumons à ºC est de? On donne: R = 8.314 J/mole.K ; 1 atm. = 760 mmHg = 1.014.105 Pascal

D) 248mg > utiliser PV = nRT (attention, changer les litres en m3)

VI.6 Soit la réaction de transfert d'électrons: CH3CHO + Cr2O7(2-) + H(+) -> CH3COOH + Cr(3+) + H2O A l'équilibre, les coefficients sont respectivement de ?

D) 3,1,8,3,2,4

VII.1 Pour traiter l'hydroxyapathite des dents contra la carie, on ajoute aux pâtes dentifrices de petites quantités de CaF2 solide dont la dissociation partielle assure la présence de fluorure dans la salive. CaF2 -> Ca2++ 2 F- :pKsp = 10.6 La concentration du fluorure dans la salive à pH = 7.0 est ? On donne: pKa(H3O+) = 0, pKa(H2O) = 14, pKa(HF) = 3.20

D) 3.69x10^(-4) > trouver s avec Ksp > [F-] = 2s

V.7 Le pH d'une solution aqueuse de chlorure d'ammonium (NH4Cl) 0.15 M à 25°C est ? On donne : Kb(NH3) = 1.8 10-5 ; R = 8.31 J/mole·K ∆G°r = +79.9 kJ/mole pour la réaction 2H2O ↔ H3O+ + OH-

D) 5.0 > utiliser Ka = 10^(-14) / Kb puis la formule des acides faibles

VII.10 Diane de Poitiers, Sénéchale de Normandie et favorite du roi Henri II au XVIème siècle, ingurgitait tous les jours une solution saturée de chlorure d'or (AuCl) afin d'assurer à son corps une perpétuelle jeunesse apte à séduire son royal amant. AuCl -> Au+ + Cl- : pKsp = 12.7 Afin de pouvoir assimiler 0.5mg d'or par jour, le volume de solution que la Sénéchale devait consommer était ?

D) 5.68L > comme la solution est saturée, on peut utiliser V = n/M

V.1 Le pH d'une solution 8.0·10-8 M en acide trifluorométhanesulfonique (acide triflique CF3SO3H) est de ? On donne : pKa(CF3SO3H) = -14.9

D) 6.8 > comme [AH]<10^(-7) il faut tenir compte des H3O+ produits par l'autoprotolyse de l'eau: [H3O+] = 10^(-7) > [H3O+]tot = 8x10^(-8) + 10^(-7)

II.3 L'homme au repos a une consommation d'énergie de 80 J/seconde (= 80 watts). En admettant que cette énergie provienne uniquement de l'oxydation du glucose, 6H12O6, (∆H°combustion = -2800 kJ/mole), selon la réaction ci-dessous: C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6H2O La masse de gaz carbonique produite par un homme pendant une journée est de?

D) 652g. > nCO2 = nC6H12O6

VII.3 Le pH d'une solution saturée d'hydroxyde de fer (Fe(OH)3) est de ? On donne : pKsp Fe(OH)3 = 38.7

D) 7 > la réaction est Fe(OH3) -> Fe3+ + 3OH- > trouver s; [OH-] = 3s > comme [OH-]<10^-7, il faut ajouter les 10^-7M d'OH résultant de l'autoprotolyse de l'eau ! > NB. un PH en-dessous de 7 serait absurde car nous sommes en présence d'OH-

V.8 Le pH d'une solution aqueuse obtenue par le mélange de 25 mL de bicarbonate de soude (NaHCO3) 0.20 M et 25 mL de nitrate de lithium (LiNO3) 0.10 M vaut ? On donne : pKa1(H2CO3) = 6.35, pKa2(H2CO3) = 10.33, pKa(HNO3) = -1.5 et pKa(H2O) = 14.00

D) 8.32 > voir que NaHCO3 ≈ HCO3-: un ampholyte > LiNO3 ne joue aucun rôle dans le pH car il n'a pas de propriété acido-basique

I.12 Le sang humain contient environ 0.5 g de fer par litre incorporé dans l'hémoglobine. Cette protéine peut transporter 4 molécules d'oxygène gazeux. La concentration d'oxygène dans le sang (en mole/litre) lorsque toutes les molécules d'hémoglobines sont saturées en oxygène est de?

D) 8.95 x 10^(-3) mole/L. > la masse de fer donnée prend déjà en compte qu'il y a 4 atomes de Fe par molécule d'Hb, il ne faut donc pas multiplier la concentration obtenue par 4 > si la masse était donnée par atome de fer, il faudrait multiplier par 4

II.4 La combustion de 100 mg d'un composé contenant uniquement C, H, et O donne 147 mg de CO2 et 90.2 mg d'H2O. Sa formule moléculaire est:

D) C2H6O > trouver n(CO2) et n(H20), faire le rapport > rapport de 1/3 donc 3x plus de H que de C

VIII.9 L'alcool éthylique (C2H6O) est oxydé catalytiquement en acétaldéhyde (C2H4O) dans le foie à l'aide d'une cytochrome oxydase (enzyme: E) selon: C2H6O ->(E) C2H4O + H2 Le mécanisme de Michaelis-Menten (M-M) de constante Km et de vitesse Vmax est suivi pour cette dégradation. La concentration en substrat [S] nécessaire pour atteindre une vitesse de réaction Vmax/5 est ? On donne: équation de Michaelis-Menten Vm-m = k2x[Etot]x[S] / (Km + [S])

D) [S] = Km/4 > Vmax = k2x[Etot] > Vm-m = Vmax/5

II.5 Ces composés existent sous forme de mélange homogène, sauf: A) pétrole. B) sang. C) acier. D) testostérone. E) bronze.

D) faux > testostérone n'est pas un mélange mais une substance pure !

II.7 Existe sous forme de mélange homogène: A) membrane cellulaire. B) sable. C) diamant. D) urine. E) cholestérol.

D) urine

I.10 Le nombre d'atome-grammes (atg) de sodium contenu dans 38g de Na2HPO4xH2O est de?

D. 0.457 atg. > n = 0.2375mol > Na2 donc nx2 = 0.457 atg

Qu'est-ce que les radicaux ?

Des espèces très réactives qui produisent des réactions très exothermiques qui peuvent mener à une explosion.

VI.9 Parmi les composés organiques ci-dessous, qui ne possèdent ni fonctions peroxydes ni fonctions hydrures, celui qui possède un état d'oxydation de - 4/9 pour ses atomes de carbone est ? A) C8F16O (perfluoro-2-butyltétrahydrofuran). B) C15H12Br4O2 (tétrabromobisphénol). C) [HCO3]- (anion bicarbonate). D) [C19H15]+ (cation tritylium). E) C9H10O3 (acide tropique).

E juste

III.1 Afin de modéliser le stockage possible d'énergie lors de la condensation de mono-saccharides en poly-saccharides, on étudie la réaction: 2 CH3OH -> H3C-O-CH3 + H2O La variation d'enthalpie de réaction pour deux moles de CH3OH réagissant à P = 1 atm et T=25°C vaut ? On donne: ∆Hºf(H2O) = -285.9, ∆Hºf(CO2) = -395.5, ∆Hºf(CH3OH) = -238.7, ∆Hºcomb(H3COCH3) = -1460.4

E) +7.2 kJ

III.3 La combustion de l'octane dans un calorimètre à volume constant se déroule selon la réaction ci-dessous : 2 C8H18(l) + 25 O2(g) -> 16 CO2(g) + 18 H2O(l) avec ∆U° = -5460 kJ/mole La variation d'enthalpie ∆H du système dans les conditions standards (25°C, 1 atm) est de ? On donne : P = 1 atm. = 760 mmHg = 1.014.105 Pascal, R = 8.314 J/mole∙K

E) -10942.3 kJ/mole > attention, ∆U est donné en kJ/mole, donc si 2 C8H18, 2∆U ! > utiliser ∆H = ∆U + (nfinal(gazeux) - ninitial(gazeux)) RT > attention, R est donné en J/molK, donc diviser par 1000 pour avoir des kJ !

III.6 La variation d'énergie libre produit par la combustion de 270 g de molécules de glucose pur à 37°C et sous une pression de 1 atmosphère est de ? C6H12O6(s) + 6 O2(g) -> 6 CO2(g) + 6H2O(l) On donne : ∆H° = -2808 kJ/mol ; ∆S° = +259 J/K· mol ∆H° et ∆S° sont indépendants de la température dans la gamme 0-50°C

E) -4332 kJ > utiliser ∆G = ∆H - T∆S > attention, ∆Sº est donné en J/Kmol, il faut donc ajuster en kJ par x10^3 !! > attention, ∆Hº et ∆Sº sont donné par mole, il faut donc calculer n(glucose) et ajuster ∆G ensuite

VII.7 Lors d'un traitement de calculs rénaux, on utilise un médicament qui abaisse le pH de l'urine à pH = 5.0. Dans ces conditions la solubilité de l'oxalate de calcium, un constituant majeur du calcul rénal, est ? On donne : pKsp(CaC2O4) = 8.63, pKa1 (H2C2O4) = 1.23 et pKa2 (H2C2O4) = 4.19

E) 5.2x10^(-5) > C2O4(2-) réagit avec l'eau, ce qui augmente la solubilité globale par effet de Le Châtelier > S = √(Ksp x α) > α = 1 + (10^(-pH)/Ka2) = 1 + (10^(-5)/10^(-4.19)) > on utilise Ka2 qui équivaut à H2C2O4 car en se dissociant, l'oxalate donne C2O4(2-)

Comment trouve-t-on l'ordre global d'une réaction non-élémentaire ?

En additionnant la puissance des réactifs seulement. > si V = k[A]^w[B]^x[C]^y[D]^z, ordre global = w+x

Si ∆S d'une réaction est positif, une réaction est-elle spontanée ou non?

En général, oui. > une réaction spontanée s'accompagne d'une augmentation de l'entropie totale de l'univers, soit S

Soit la solution tampon suivante: AH+H2O <-> A- + H3O+ Selon Le Châtelier, quel sera l'effet d'ajout d'un acide sur l'équilibre ?

Equilibre déplacé à gauche pour consommer une partie du [H3O+] ajouté. > la concentration de la base conjuguée diminue car n moles de l'acide ajouté réagissent avec la base > la concentration de l'acide augmente car n moles de l'acide ajouté réagissent avec l'acide

Si le couple redox d'un ion a un potentiel Ered très positif, cet ion va-t-il se réduire ou s'oxyder ?

Ered ++ -> oxydant se réduit

Si le couple redox d'un ion a un potentiel Ered très négatif, cet ion va-t-il se réduire ou s'oxyder ?

Ered -- -> réducteur s'oxyde > penser : pourquoi négatif ? car perd des protons => s'oxyde

H3PO4 est un polyacide fort ou faible ?

Faible. > [H3O+] ≈ √(Ka1 x [AH])

Soit la réaction suivante: 3 H2(g) + N2(g) -> 2 NH3(g) Quel effet aura une augmentation de la pression?

Favorisation des produits. > Le Châtelier: la réaction veut diminuer la pression donc va dans le sens de la diminution du nombre de moles

Si on ajoute un ion commun à une réaction de dissociation, la solubilité augmente ou diminue ?

Ion commun: la solubilité diminue. > contraire d'un antagoniste

A quoi correspond le Ka par rapport à une réaction ?

Ka correspond au rapport des concentration de l'acide et de sa base conjuguée à l'équilibre.

Quel est le lien entre Kb et Ka ?

Ka x Kb = 10^(-14)

Soit la réaction de dissociation du sel XY -> X+ + Y- : que vaut Ksp ?

Ksp = [X+] x [Y-]

Lorsque le pKsp est bas (autour des 10), le sel ionique est-il très soluble ou très peu soluble ?

Ksp/pKsp bas = peu soluble

Quelle formule relie la variation d'énergie libre standard ∆Gº de la réaction à la constante Qeq ?

La constante d'équilibre K. > contrôle les concentrations des produits et des réactifs à l'équilibre, (lorsque la réaction a fini d'évoluer) > K = 1: la réaction est à l'équilibre

Quel est le lien entre isotope et nombre d'Avogadro?

La masse en gramme, correspondant au nombre de nucléons (=isotope), contient 6.02x10^23 atomes. Ex. 12g de C12 contiennent nA d'atomes.

Quelle est la différence entre la fixation du fer par l'hémoglobine et la myoglobine?

La myoglobine est très vite saturée (car 1 seul noyau porphirine donc 1 seul Fe donc 1 seul O2), alors que l'hémoglobine est saturée assez lentement. > la myoglobine fixe l'O2 plus efficacement.

Quel mécanisme permettent aux muscles l'utilisation de l'O2 stocké par l'Hb?

La production de métabolites acides et l'augmentation de la température. > libération de O2 pour être utilisé

Que permet de calculer ∆Gr = ∆G° + RTln(Q)?

La valeur de la fonction G en chaque point d'une réaction, car ∆Gº n'est plus "valable" dès que la réaction a commencé (les éléments ne sont plus dans leurs conditions standards). > Q = quotient de [produits] / [réactifs]

Quelle est la définition de la variation d'enthalpie ∆H?

La variation d'enthalpie d'un système correspond à la chaleur maximum à pression constante que l'on peut soutirer (ou que l'on doit fournir) lors de la réaction chimique. > ∆H = ∆U + P∆V

Que dit la loi de Hess?

La variation d'enthalpie d'une réaction quelconque ∆H° est donnée par: Σ(∆H°f(produits)) - Σ(∆H°f(réactifs)). > attention, ne pas oublier les coefficients de chaque molécule devant chaque ∆Hº ! > fonctionne aussi pour l'entropie S et l'énergie libre G

Pour trouver [OH-] d'une base résultant de l'hydrolyse successive d'un polyacide, doit-on utiliser le premier Ka ou le dernier ?

Le dernier, car la base est généralement faible.

Le mélange de deux compartiment (ex. cellule et plasma) augmente-t-il ou diminue-t-il l'entropie?

Le mélange augmente l'entropie.

Qu'est-ce le nombre d'atome-grammes d'un élément? Comment le trouve-t-on?

Le nombre d'atg d'un élément est l'équivalent du poids molaire d'un élément dans une molécule. > Trouver le nombre de moles n d'une molécule de masse m. > Multiplier n par le nombre d'atome étudié présent dans la molécule (ex. avec H2O, 2n = atg de l'H).

Dans la formule ∆G° = -nF∆E°, qu'est-ce que le n?

Le nombre d'électrons échangés par un couple oxred. > ex. dans Zn + Cu2+ -> Cu + Zn2+, n =2

Entre un système uniforme et homogène et un système séparé en plusieurs phases, lequel a une entropie S la plus grande ?

Le système uniforme et homogène, car il y a plus de désordre.

Comment est le ∆Gr (≠∆Gºr) à la fin d'une réaction ?

Les produits (B) sont presque purs, les réactifs (A) sont en très faible quantité. > Q -> ∞ > > ∆Gr = ∆G° + RTln(Q) >> 0 => La réaction de B vers A est spontanée en ce point

Comment est le ∆Gr (≠∆Gºr) au début d'une réaction ?

Les réactifs (A) sont presque purs, les produits (B) sont en très faible quantité. > Q -> 0 > ∆Gr = ∆G° + RTln(Q) << 0 => La réaction de A vers B est spontanée en ce point

Qu'est-ce que le coefficient de complexation α?

Lorsqu'un sel se dissout et qu'il se trouve dans une solution contenant un antagoniste qui va réagir avec un des produits de dissociation, cela augmente la solubilité du sel (par effet de Le Châtelier). > le coefficient de complexation mesure le degré d'augmentation de Ksp dû à la réaction des produits avec l'antagoniste > α = 1 + (10^(-pH)/Ka) > S = √(Ksp x α)

Si la composition de l'air en fraction molaire: N2 = 0.82 et O2 = 0.18, quelle est la masse moléculaire de l'air?

MMair = 0.82x28 + 0.18x32 = 28.72g/mol > pour la MM d'un mélange, il faut prendre le % de présence de chaque substance

Donner une définition de Qeq.

Mélange spécifique de A et B (réactifs et produits) d'une réaction pour lequel ∆Gr = 0, ce qui correspond au minimum de l'énergie libre. > La réaction n'évolue plus, c'est l'équilibre chimique. > l'équilibre chimique n'est donc pas lorsque tous les réactifs sont transformés

Est-ce que les enzymes affectent ∆Gºr?

Non ! > accélèrent réaction sans modifier l'équilibre

Est-ce que ∆Gº donne un renseignement sur la vitesse d'une réaction ?

Non ! > c'est une fonction d'état, qui nous renseigne sur la différence d'énergie entre l'état final et initial de la réaction

Peut-on obtenir une solution tampon avec un acide fort ?

Non car il se dissocie complètement.

Est-ce que les entropies molaires standards des éléments sont nulles ?

Non.

La réaction PCl3(l) + Cl2(g) -> PCl5(s) est-elle spontanée ou non ?

Non. > on remplace 2 moles par 1, et on passe d'états liquide et gazeux pour un état solide (les produits sont plus désordonnés que les réactifs) > ∆S<0

Est-ce que état d'équilibre et état stationnaire sont équivalents?

Non. > état stationnaire: les concentrations sont constantes dans le temps mais ne correspondent pas forcément aux concentrations à l'équilibre.

Si le ∆H d'une réaction est négatif, la réaction est-elle spontanée ou non?

On ne peut pas savoir ! > Par contre, elle est forcément exergonique. > Il faut aussi connaître la variation de l'entropie et surtout l'énergie libre ∆G pour savoir si une réaction est spontanée ou non.

Est-il possible qu'une réaction se produise lorsque ∆S>0 ?

Oui ! > car ∆S prend en compte la variation totale d'entropie de l'univers ∆Stot = ∆Ssys + ∆Sext. > ex. la solidification de l'eau a un ∆S négatif mais un ∆H négatif aussi, ce qui veut dire que la réaction libère de la chaleur et augmente donc ∆Sext

Peut-on calculer ∆Hºcomb en passant par ∆Hºf ?

Oui ! Ex. pour ∆Hºcomb du glucose, on peut décomposer en: -∆Hºf(glucose) - 6∆Hºf(O2) + 6∆Hºf(CO2) + 6∆Hºf(H2O) > ∆Hºcomb(gluc) = -2808.4JK/mol (le CO2 et l'eau sont plus stables que le glucose). > l'inverse est aussi possible si on connait ∆Hºcomb et la réaction de combustion, mais pas ∆Hºf

Est-ce que l'énergie interne est constante dans un système isolé?

Oui, c'est le 1er principe de la thermodynamique. > toute variation de l'énergie interne d'un système isolé est associée à la création ou à la disparition de la même quantité d'énergie sous une autre forme (ex. chaleur)

Est-ce que NaHCO3 est un ampholyte ?

Oui. > Comme les acides aminés

Est-ce que les ∆Gºf standards de formation des éléments sont nulles ?

Oui. > comme l'enthalpie, PAS comme l'entropie

Est-ce que les enthalpies standards de formation des éléments sont nulles ?

Oui. > ∆Hº(H2) = 0 kJ/mol

Qu'est-ce que le produit ionique PI d'un sel ionique?

PI d'un sel XY = [X+] x [Y-]

Comment est stocké principalement le fer?

Par l'hémoglobine. > 4 noyaux porphyriques, chacun porte 1Fe qui peut lier 1O2

Si on a une réaction non-spontanée (∆Gº<0), K est plus grand ou plus petit que 1 ?

Réaction non-spontanée = plus de réactifs [A] que de produits [B ] à l'équilibre = K<1.

Si on a une réaction spontanée (∆Gº<0), K est plus grand ou plus petit que 1 ?

Réaction spontanée = plus de produits [B ]que de réactifs [A] à l'équilibre = K>1.

Qu'est-ce que la solubilité S d'un sel ionique ?

S = concentration de sel dissoute. > ex. AgCl: S = [Ag+] = [Cl-] > S = √Ksp

Lorsqu'on utilise la formule ∆H = ∆U + ∆nRT, est-ce qu'on prend tous les n (gazeux, liquide et solide), ou seulement les n(gazeux) en considération ?

Seulement les n gazeux !

Si [Ag+] x [Cl-] < Ksp, le sel est-il soluble ou précipité ?

Si [Ag+] x [Cl-] < Ksp, AgCl est entièrement soluble (l'équilibre est déplacé à droite)

Si [Ag+] x [Cl-] = Ksp, le sel est-il soluble ou précipité ?

Si [Ag+] x [Cl-] = Ksp, la solution est saturée > si on rajoute un ion commun (Ag+ ou Cl-) à la solution, l'équilibre sera déplacé à gauche

Si [Ag+] x [Cl-] > Ksp, le sel est-il soluble ou précipité ?

Si [Ag+] x [Cl-] > Ksp, AgCl précipite (l'équilibre est déplacé à gauche)

Si ∆G < 0, la réaction est-elle spontanée ou non?

Spontanée et exergonique. > ∆G correspond à l'énergie maximum que l'on peut soutirer (ou que l'on doit fournir à) d'une réaction chimique.

Qu'est-ce qu'une solution tampon?

Une solution contenant une concentration comparable d'un acide faible (AH) et de sa base faible conjuguée (A-).

Quelle est la différence entre une solution tampon et une solution d'ampholyte ?

Une solution tampon contient l'acide et sa base conjuguée tandis que la solution d'ampholyte ne contient plus que la base conjuguée (tout l'acide s'est dissocié.

Soit la réaction élémentaire bimoléculaire A + B -> C + D Quelle est la loi de vitesse ?

V = k2[A][B] > pour les lois de vitesse, on ne prend en compte que les réactifs !

Soit la réaction: aA+bB -> cC+dD Quelle est la loi de vitesse V associée?

V = k[A]^w[B]^x[C]^y[D]^z > les puissances des concentrations des différentes molécules NE SONT PAS DONNEES PAR LES COEFFICIENTS STOECHIOMETRIQUES > ordre global = w + x > ordre partiel = w pour A, x pour B, etc

Vrai ou faux: Pour un gaz, son activité est donnée par sa pression partielle.

Vrai.

Vrai ou faux: Pour un liquide pur ou un solide pur, l'activité vaut toujours 1. Par extension, l'activité de l'eau dans une solution aqueuse diluée vaut 1.

Vrai.

En sachant que Hb + 4 O2 <-> Hb(O2)4, donner la formule de l'hémoglobine saturée α avec Kfix et P(O2).

α = Hb saturée / Hb tot. = KfixP(O2)^4 / (1 + KfixP(O2)^4 )

Comment calcule-t-on la fraction α d'hémoglobine saturée?

α = [Hb(O2)4] / [Hb]tot > dans les alvéoles pulmonaires, l'Hb est complètement saturée

Qu'est-ce que ∆E?

∆E mesure la différence entre les potentiels standards redox des 2 couples d'une oxydo-réduction: ∆Eº = ∆E(oxydant) - ∆(réducteur) > les réactions qui ont un ∆E élevé sont les couples avec la plus grande différence de potentiel redox

Quelle est la formule de l'énergie libre, ou énergie de Gibbs ∆G ?

∆G = -T∆Stot = ∆Hsys - T∆Ssys

Donner une définition de ∆Gºf.

∆G°f comme l'énergie associée à la formation d'un composé chimique pur, à partir de ses éléments constitutifs, pris dans leur état standard.

Si une réaction dégage de la chaleur, ∆U est positif ou négatif?

∆U négatif car ∆U = Q + W > libération de chaleur = Q négatif et W positif (le gaz se contracte)

Comment peut-on comparer ∆H et ∆U?

∆Uº = variation standard d'énergie interne > dans un système à VOLUME constant et en absence de travail, chaleur absorbée/libérée ∆Hº = variation standard de l'enthalpie > dans un système à PRESSION constante, chaleur absorbée/libérée