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Annales de Chimie (UE 1) - Chronologique

Table des matières

Présentation de la Chimie (UE1) ....................................................................................................................................... 2

Conseils pratiques et méthodologiques pour la chimie-physique.................................................................................... 3

Conseils pratiques et méthodologiques pour la chimie organique .................................................................................. 4

UE 1 – Chimie : Décembre 2011 ....................................................................................................................................... 5

UE 1 – Chimie : Décembre 2012 ..................................................................................................................................... 15

UE 1 – Chimie : Décembre 2013 ..................................................................................................................................... 25


Présentation de la Chimie (UE1)

La Chimie constitue, avec la Biochimie, le programme de l’UE1 (Atomes – Biomolécules – Génome –

Bioénergétique – Métabolisme).

Elle représente 20 questions sur 50, à l’épreuve d’UE1 d’une durée de 2 heures, soit 40 % de cette dernière.

Pour information, les coefficients de l’UE1 sont les suivants :

Indifférencié Médecine/Kinésithérapie Odontologie Pharmacie Sage-Femme

4 3,5 3,5 4 2,5

(Retrouvez plus d’informations concernant l’UE1 sur le site, en cliquant sur l’intitulé de la catégorie « UE1 » dans le menu du haut).

La Chimie se décompose en 3 grandes catégories :

- Chimie-Physique (7 questions) : étude détaillée des atomes et plus largement des bases physiques des

systèmes chimiques. C’est une matière très théorique, avec de nombreux principes et formules à appliquer. Il

est important de s’entraîner régulièrement aux exercices afin qu’ils deviennent un automatisme, notamment

la détermination de configurations électroniques d’atomes, d’enthalpies de réactions, etc. Avec de

l’entraînement et une bonne attention lors des cours magistraux, cette partie ne devrait pas trop poser de

problèmes, d’autant plus que ce sont les premiers cours enseignés.

- Chimie Organique I (6 à 7 questions, selon les années) : études de la configuration des molécules dans

l’espace et des grands principes des mécanismes réactionnels. Une grande partie du programme a déjà été

abordé au lycée (isomérie, acide/base…) et le reste est dans la continuité du programme et n’est pas difficile

à assimiler. Aller à l’ED correspondant peur s’avérer très profitable, car la majorité des molécules dans les

sujets du concours y ont déjà été présentées et étudiées.

- Chimie Organique II (6 à 7 questions, selon les années) : études des réactions chimiques les plus

courantes. Une connaissance solide du cours est absolument indispensable pour réussir cette partie, mais il

faut également faire preuve de réflexion et savoir établir des liens entre les diverses réactions vues. Pour

chaque réaction, il faut absolument connaître les réactifs mis en jeu, les produits, les étapes de la réaction et

leurs mécanismes détaillés. Pour cela, un entraînement avec les exercices est indispensable.


Conseils pratiques et méthodologiques pour la chimie-physique

La Chimie est dans la continuité du lycée. Il faut comprendre le cours, les principes, les règles, les

démonstrations. Savoir retrouver des équations de dosage, dessiner des molécules, maîtriser les formules

chimiques de base, etc ... Tout ça se travaille via exercices, tutorat, TD. L'entraînement joue donc une part

prépondérante de la réussite de cette matière.

Bien évidemment, il faut connaître les formules et les définitions sur le bout des doigts. Cela semble

évident, et effectivement, elles sont relativement simples à assimiler. Mais c’est tout de même la première

étape pour réussir les exercices.

La réussite en chimie-physique consiste en la capacité d’exécution fiable et rapide d’un nombre fini

d’exercices-types. Ainsi, savoir son cours « par cœur » est nécessaire mais ne suffit pas. Il faut le sur-

maîtriser pour savoir l’appliquer à travers les exercices. La présence en ED est primordiale car on y retrouve

les exercices qui ont le plus de chances d’être retrouvés au concours.

Il est primordial de bien travailler sur sa fiabilité en calcul mental (la calculatrice est interdite le jour du

concours). La partie chimie-physique n’étant pas très complexe par rapport au reste des cours, la

sélectivité est moindre et se fait en grande partie lors du calcul (donc gare aux fautes d’étourderies).

Attention donc aux unités, aux manipulations d’exposants, aux divisions… Lors des ED et de vos

entraînements, obligez-vous à exécuter tous les calculs mentalement : seul l’entraînement et l’habitude

permettent de progresser.

D’une certaine manière, en chimie-physique, la sélection se fait sur la rapidité de l’exécution des exercices.

En effet, puisque c’est une matière relativement simple, avec un entraînement rigoureux et régulier, vous

gagnerez facilement du temps sur cette partie. Ainsi, vous pourrez consacrer plus de temps au reste de

l’épreuve, plus difficile.

La Chimie est l’une des rares matières où il peut être intéressant de chercher des éclaircissements en

dehors du cours du professeur sur certains points qui peuvent être obscurs. Evidemment, c’est toujours le

cours du professeur qui fait foi lors du concours, mais la recherche d’informations annexes sur internet,

de schémas etc, ne seront pas une perte de temps, à la seule condition qu’ils vous aident à comprendre.

Cependant, le livre « Cours de Chimie-Physique » de Paul Arnaud est une véritable mine d’informations et

peut être très utile si vous avez des problèmes de compréhension notamment en ce qui concerne

l’atomistique, la thermodynamique, les réactions acido-basiques…


Conseils pratiques et méthodologiques pour la chimie organique

Assistez à tous les cours et ED, sans faute (en particulier la Chimie Organique II). Il est très difficile de

comprendre parfaitement toutes les subtilités des réactions chez soi. C’est lors des cours que les

professeurs prendront le temps de bien expliquer les réactions unes par une, en insistant sur le

déroulement des mécanismes et les étapes délicates à comprendre.

Encore plus qu’en chimie-physique, il faut surinvestir dans la compréhension du cours. Ne faire

qu’apprendre aveuglément les réactions sans comprendre leur mécanisme vous sera préjudiciable lorsque

vous serez face à un exercice d’application. Sans oublier qu’une réaction comprise s’apprend bien plus

aisément. Vous devez donc analyser, pour chaque réaction présentée, les mécanismes rencontrés en les

décomposant et en effectuant une analyse rigoureuse.

Niveau matériel, inutile d’acheter « LA BOIIIIIITE ! ». Même en tant que pharma, elle ne s’avère absolument

pas indispensable.


UE 1 – Chimie : Décembre 2011

Chimie-Physique

1) Spectre de raie

Données : énergie d’ionisation de l’atome d’hydrogène : E1 = 13,6 eV

constante de Planck : h=6.10-34 J.s

célérité de la lumière dans le vide : c=3.108 m.s-1

charge d’un électron : e=1,6.10-19 C

Indiquer quelles sont les propositions exactes.

A. Le passage de l’électron de l’hydrogène du niveau n=4 au niveau n=2 est associé à une énergie de -2,55 eV.

B. La longueur d’onde associée à cette transition est de 441 nm.

C. Cette transition correspond à un phénomène d’absorption.

D. L’énergie sur le niveau 2 est de -3,40 eV.

E. L’énergie sur le niveau 3 est de -5,12 eV.

2) Orbitales atomiques – structures électroniques.


A. A l’état fondamental un atome est toujours à son niveau énergétique le plus bas.

B. Pour des orbitales atomiques ayant la même énergie, les électrons se répartissent avec un nombre minimum

de spins parallèles.

C. Les orbitales de l’atome 8O se remplissent de la façon suivante : 1s²2s²2p4.

D. La configuration électronique de Ti²+ (Z=22) est 1s²2s²2p63s²3p64s².

E. Les nombres quantiques n, 1 et m définissent un seul électron.



3) Classification.

On considère les éléments suivants : Na (Z=11), P (Z=15), S (Z=16), Cl (Z=17), Ar ( Z=18).

En vous basant sur les configurations électroniques des éléments et de leurs positions dans la classification, indiquer

quelles sont les propositions exactes.

A. L’argon est le plus susceptible de donner un ion.

B. L’argon a le rayon a le rayon atomique le plus grand.

C. Le sodium est moins électronégatif que le chlore.

D. Le chlore est plus électronégatif que le phosphore.

E. Le sodium a le plus grand rayon atomique.

4) Réaction chimique – enthalpie de réaction.

Données : Masses molaires atomiques : O :16 C :12

On considère la réaction suivante d’oxydation du monoxyde de carbone supposée totale :

CO + ½ O2 CO2

On mélange 0,5 mol de monoxyde de carbone avec 0,5 mol de dioxygène. Dans ces conditions, cette réaction

dégage une chaleur de 141 kJ. Indiquer quelles sont les propositions exactes.

A. La réaction est menée dans des conditions stœchiométriques.

B. Le réactif limitant est CO.

C. En fin de réaction il s’est formé 22,0 g de CO2.

D. L’enthalpie molaire de cette réaction est ∆fH=-282 kJ.mol-1.

E. Au cours de cette réaction chimique il y a conservation du volume gazeux.

5) Orbitales moléculaires.


A. Des orbitales moléculaires se combinent pour donner des orbitales atomiques.

B. Deux orbitales atomiques se combinent pour donner une orbitale moléculaire.

C. Une liaison σ peut être formée soit par recouvrement axial, soit par recouvrement latéral.

D. Pour qu’une liaison existe, il faut que l’orbitale atomique antiliante possède moins d’électrons que l’orbitale

liante.

E. La combinaison linéaire des orbitales atomiques explique que des molécules comme XO2 ne peuvent pas

exister.



6) VSEPR – Lewis.

Données : O :Z=8 C :Z=6 H :Z=1 S :Z=16

Considérons les molécules SO2, CO2, H2O. Indiquer quelles sont les propositions exactes.

A. Les atomes centraux ont la même hybridation dans les 3 molécules.

B. Dans CO2, C a une hybridation sp.

C. Dans SO2, S a une hybridation sp.

D. Les atomes sont alignés dans les trois molécules.

E. Les atomes sont dans un plan dans les 3 molécules.



7) Enthalpie de réaction.

Données : Enthalpies standards de formation ∆fH0 à 298 K (en kJ.mol-1) :

SF4(g) : -763 H2O2(l) : -286 SO22(g) : -297 HF(g) : -273

Le tétrafluorure de soufre s’hydrolyse selon l’équation : SF4(g) + 2H2O2(l) SO22(g) + 4HF(g)


A. L’enthalpie de formation d’un produit correspond à sa formation à partir des éléments gazeux pris dans leur

état standard.

B. ∆fH°(298 K) de la réaction d’hydrolyse est -54 kJ.mol-1.

C. A volume constant, l’enthalpie de réaction correspond à la chaleur échangée lorsque la réaction se produit.

D. ∆fH°(298 K) de la réaction d’hydrolyse est +479 kJ.mol-1.

E. Pour calculer l’enthalpie de cette réaction à une température différente de 298K, on utilise la loi de Kirchoff.



Chimie Organique - I

8) Soit l’acétamide

Quelles sont les propositions exactes parmi les propositions ci-dessous :

A. L’acétamide présente uniquement deux atomes ayant une hybridation « sp2 ».

B. L’acétamide présente trois atomes ayant une hybridation « sp2 »

C. L’hybridation de l’atome d’azote est « sp3 »

D. L’hybridation de l’atome d’azote est « sp2 »

E. L’hybridation de l’atome d’oxygène est « sp »

9) Soit le 1,3-diméthylcyclohexane.

Quelles sont les propositions exactes parmi les propositions ci-dessous.

A. Le 1,3-diméthylcyclohexane présente deux carbones asymétriques et quatre stéréoisomères.

B. Le 1,3-diméthylcyclohexane présente deux carbones asymétriques et trois stéréoisomères.

C. La conformation la plus stable du Cis-1,3-diméthylcyclohexane est celle où un substituant méthyle est en

positions équatoriale alors que le second est en position axiale.

D. La conformation la plus stable du Cis-1,3-diméthylcyclohexane est celle où les deux substituants méthyle

adoptent une position équatoriale.

E. La conformation la plus stable du Cis-1,3-diméthylcyclohexane est celle où les deux substituants méthyle

adoptent une position axiale.



10) Isomérie


A. Les isomères de fonction et de position sont des isomères constitutionnels.

B. Sachant que des homomères et des isomères ont la même formule brute, des isomères sont non

superposables alors que des homomères sont superposables.

C. Les isomères de fonction et de position sont des stéréoisomères.

D. Les isomères de configurations R/S, Z/E, Cis/Trans et les isomères de conformations sont des

stéréoisomères.

E. Les énantiomères et les diastéréoisomères sont des stéréoisomères.

11) Chiralité et carbone asymétrique


A. Une molécule achirale est superposable à son image dans un miroir.

B. Une molécule chirale présente toujours des carbones asymétriques.

C. Un énantiomère présente un pouvoir rotatoire non-nul et est chiral.

D. Un composé méso est chiral et présente plusieurs carbones asymétriques/

E. Le (2R)-2-chlorobutane est chiral.

12) Acide/base


A. Une base selon Brönsted est un accepteur de proton ; une base de Lewis est un donneur de doublet.

B. Une base de Brönsted est un donneur de proton ; une base de Lewis est un accepteur de doublet.

C. Le phénol est un acide plus fort que l’éthanol ; le phénate (ou phénolate) est une base plus faible que

l’éthanolate.

D. Le phénol est un acide plus faible que l’éthanol, le phénate est une base plus forte que le phénolate.

E. Plus un acide est fort plus son pKa est petit, et plus une base est forte plus son pKb est grand.



13) Mécanismes réactionnels.


A. Lors d’un mécanisme SN1, il y a racémisation si le composé de départ présente un carbone asymétrique.

B. Lors d’un mécanisme SN1, il y a inversion de Walden.

C. Lors d’un mécanisme SN2, il y a inversion de Walden.

D. Lors d’un mécanisme SN2, il y a racémisation si le composé de départ présente un carbone asymétrique.

E. Lors d’une substitution nucléophile un centre électrophile attaque un nucléophile, et un groupe partant est

remplacé par un nucléophile.

14) Le (2R)-2-Bromobutane (stéréochimie non-représentée dans le dessin ci-dessous) est traité par le

Méthylate de sodium et réagit selon un mécanisme E2.


A. Lors de la réaction, il y a formation d’un carbocation secondaire stable, libre rotation du carbocation et

élimination de protons situés à deux liaisons du carbocation.

B. Lors de la réaction, il y a élimination de protons situés en anti du groupe partant.

C. Lors de la réaction, il y a formation d’un sel alcène de configuration E.

D. Lors de la réaction, il y a formation de trois stéréoisomères, dont le plus stable est un alcène substitué deux

fois de configuration.

E. Lors de la réaction, il y a formation de deux stéréoisomères, dont le plus stable est un alcène substitué deux

fois de configuration.



Chimie Organique - II

15) Quelles sont les propositions exactes parmi les propositions ci-dessous.

A. Les alcènes sont insolubles dans l’eau.

B. La liaison carbone-halogène des dérivés halogénés est une liaison polarisée.

C. Les liaisons hydrogène ont une influence sur la température d’ébullition et sont des liaisons plus fortes que

les liaisons covalentes.

D. La réaction d’alkylation des amines primaires est favorisée par l’acidification du milieu réactionnel.

E. LiAlH4 est un réducteur chimique qui peut réduire les triples liaisons carbone-carbone.

16) Soit l’addition ionique de HBr sur le 3-méthylpent-2-ène.


A. La réaction a lieu en deux étapes et la première étape est plus rapide que la seconde.

B. Deux carbocations peuvent être formés lors de la première étape.

C. La réaction suit la règle de Markovnitov.

D. On obtient le 2-bromo-3-méthylpentane.

E. Le produit de la réaction est un mélange racémique.

17) Soit le schéma de synthèse ci-dessous.




A. La préparation de (1) à partir de l’acétylène (ou éthyne) nécessite de réaliser deux réactions d’alkylation en

présence d’amidure de sodium et de bromure de méthyle.

B. (2) est le 2-pent-2-ène

C. (2) pourrait être obtenu par réaction une réaction d’hydrogénation en présence de nickel.

D. (3) pourrait aussi être formé par action de HBr sans peroxyde (ionique)

E. Le passage de (1) à la butanone se fait par une réaction d’ozonolyse en milieu oxydant.

18) Quelles sont les propositions exactes parmi les propositions ci-dessous.

A. Le 1-méthylcyclohex-1-ène traité par BH3/H2O2 donne le 1-méthylcyclohexan-1-ol.

B. Le phénol traité par la soude puis par le chlorure de méthyle conduit au méthxybenzène.

C. Le 2,4-diméthylpent-2-ène traité par O3 en milieu réducteur conduit à l’acétone et au 2-méthylpropanal et

les deux mêmes composés sont obtenus si on utilise O3 en milieu oxydant.

D. La réaction de chloration (Cl2 + AlCl3) du 4-nitrotoluène conduit à la formation de deux composés qui sont

deux isomères de position.

E. La réaction d’autocondensation de l’éthanal en milieu basique conduit au 3-hydroxybutanal.

19) Après perméthylation (CH3I en excès), traitement par l’hydroxyde d’argent AgOH et chauffage, une amine

primaire (1) conduit très majoritairement à un alcène (2). Par réaction d’ozonolyse en milieu réducteur, cet

alcène (2) donne du méthanal et du 2-méthylbutanal.


A. L’alcène (2) est le 3-méthylpent-1-ène.

B. L’alcène (2) est le 2-méthylpent-1-ène.

C. La réaction de passage de (1) à (2) est une réaction d’élimination d’Hoftmann qui permet l’obtention

d’alcènes peu substitués.

D. L’amine de départ (1) peut être la 3-méthylpentan-1-amine.

E. L’amine de départ (1) peut être la 3-méthylpentan-2-amine.



20) L’acétophénone C6H2COCH3 est traitée par HCN puis H2O pour donner un composé (1). L’hydrolyse acide

totale de (1) conduit à (2). Par chauffage en milieu acide, (2) donne un composé éthylénique (3) qui permet

d’obtenir l’acide tropique représenté ci-après :


A. (1) est une cyanhydrine obtenue par une réaction d’addition nucléophile.

B. (1) est obtenue sous la forme de deux énantiomères.

C. La réaction de passage de (2) à (3) est une réaction de substitution nucléophile aromatique.

D. L’hydrolyse ménagée de (1) conduirait à un amide.

E. L’acétophénone peut être préparée à partir du benzène par une réaction d’acylation de Friedel et Crafts.



Chimie-Physique

1) Structure de l’atome.


A. Les propriétés chimiques d’un élément sont dues à sa structure électronique.

B. Le modèle de Bohr est exact pour l’ensemble des atomes.

C. Le modèle de Bohr est adapté aux atomes polyélectroniques.

D. Tous les isotopes d’un même élément n’ont pas les mêmes propriétés chimiques car ils ont des nombres

d’électrons différents.

E. Le modèle de Bohr a pu être établi à partir de travaux sur l’hydrogène grâce à sa structure électronique

particulière.

2) Soient les 5 atomes suivants : I (Z=11) ; II (Z=24) ; III (Z=30) ; IV (Z=37) ; V (Z=42)


A. Les atomes II et V sont des éléments de transition qui appartiennent à la même famille. V a un rayon

atomique inférieur à II.

B. L’atome IV, qui appartient à la famille des alcalins, a une énergie de première ionisation inférieure à V.

C. L’atome III a une sous-couche d pleine.

D. L’atome I a une faible énergie de première ionisation et forme facilement un cation monovalent.

E. Les atomes II, III et IV appartiennent à la même période (n=4) et leur rayon atomique est tel que II > III > IV.



3) On considère l’élément situé dans la quatrième ligne et dans la quatorzième colonne de la classification

périodique (voir schéma du tableau périodique de la question 2).


A. Son numéro atomique est Z=30.

B. Sa configuration électronique à l’état fondamental est : [Ar] 4s²3d104p².

C. Sa configuration électronique à l’état fondamental est : 1s²2s²2p63s²3p64s²3d10.

D. A l’état fondamental il possède 2 électrons périphériques non appariés.

E. A l’état fondamental il possède 5 électrons caractérisés par l=1.

4) La molécule O2

Données : O (Z=8)

Longueurs moyennes des liaisons OO :

Simple : 1,37 Å double : 1,18 Å triple : 1,07 Å

Diagrammes des orbitales moléculaires :


A. Le diagramme qualitatif décrivant la molécule O2 dans le modèle des orbitales moléculaires est le

diagramme numéro 1.

B. Le diagramme qualitatif décrivant la molécule O2 dans le modèle des orbitales moléculaires est le

diagramme numéro 3.

C. Le diagramme qualitatif décrivant la molécule O2 dans le modèle des orbitales moléculaires est l’un des deux

autres diagrammes.

D. La longueur prévue pour la liaison OO dans O2 est de 1,18 Å.

E. La longueur prévue pour la liaison OO dans O2 est de 1,07 Å.



5) La molécule AsCl3.

Données : 𝐴𝑠33 : Z=33 et l’électronégativité X(As)=2,2

𝐶𝑙3517 : Z=17 et X(Cl) = 3,0


A. Il y a 3 doublets non liants autour de chaque atome de chlore.

B. La molécule s’inscrit dans un tétraèdre.

C. La molécule est apolaire.

D. Le chlore a un nombre de masse égal à 35.

E. La molécule AsCl3 est de type AX3 dans le modèle VSEPR.



6) Soit la réaction ½ H2(g) + ½ Cl2(g) ↔ HCl(g)

Données :

H2(g) Cl2(g) HCl(g) Cp° (J.K-1.mol-1) 29 34 29

L’enthalpie standard de formation de HCl : ∆fH°(HCl(g)) = -92 kJ.mol-1


A. Le Joule est une unité d’énergie.

B. La variation d’enthalpie standard correspond à la chaleur dégagée ou absorbée lors d’une réaction chimique

réalisée à pression constante. On peut alors distinguer des réactions dites exothermiques et

endothermiques.

C. A 125°C, la valeur d’enthalpie standard de cette réaction est de -92,25 kJ.mol-1.

D. A 125°C, la valeur d’enthalpie standard de cette réaction est de -92,5 kJ.mol-1.

E. A 125°C, la valeur d’enthalpie standard de cette réaction est de -184,5 kJ.mol-1.

7) Réaction de combustion.

La combustion de la glycine H2N-CH2-COOH s’effectue selon l’équation de réaction suivante à équilibrer

pour répondre aux questions :

H2N-CH2-COOH(s) + O2(g) CO2(g) + H2O(l) + N2(g)

Données à 298 K :

Enthalpies standard de formation en kJ.mol-1 :

∆fH°CO2= -400 ∆fH°H2O= -290 ∆fH°Glycine= -650


A. L’enthalpie standard de la réaction ci-dessus à 298 K vaut -875.mol-1.

B. L’enthalpie standard de la réaction ci-dessus à 298 K vaut -285.mol-1.

C. L’enthalpie standard de la réaction ci-dessus à 298 K vaut -325.mol-1.

D. L’enthalpie standard de la réaction suivante est négative :

Glucose(s) + 6O2 6CO2(g) + 6H2O(l)

E. L’enthalpie standard de formation d’une molécule est la chaleur échangée lors de la formation d’une mole

de cette molécule à l’état gazeux à partir des atomes la constituant pris également à l’état gazeux.




8) Soit le carbocation et le carbanion suivant :

H2C=CH-CH2+ H2C=CH-CH2

-


A. L’hybridation de tous les atomes de carbone dans ces deux composés est « sp2 ».

B. L’hybridation du carbone portant la charge négative est « sp3 ».

C. L’hybridation du carbone portant la charge positive est « sp3 ».

D. La charge négative du carbanion se trouve dans une orbitale « pz » pure.

E. La charge positive du carbocation se trouve dans une orbitale « pz » vide.

9) Soit le trans 1,4-diméthylcyclohexane.


A. Ce composé présente deux carbones asymétriques et deux conformations stables.

B. Ce composé n’a aucun carbone asymétrique et présente deux conformations stables.

C. La conformation la plus stable de ce composé est celle où un substituant méthyle est en position équatoriale

alors que le second est en position axiale.

D. Pour ce composé, la configuration « trans » correspond à deux substituants équatoriaux ou à deux

substituants axiaux.

E. Pour ce composé, la configuration « trans » correspond à un substituant équatorial ou à un substituant axial.



10) Soit les deux images suivantes (par rapport au miroir représenté en pointillé)


A. Ces deux images correspondent à deux énantiomères qui présentent chacun deux carbones asymétriques.

B. Ces deux images correspondent à un seul et même composé, dit « méso », avec deux carbones

asymétriques.

C. Ces deux images correspondent à des diastéréoisomères.

D. Les deux carbones asymétriques de ces deux images ont pour configurations absolues « R, R » et « S, S » (ou

« S, S » et « R, R ») et correspondent à une configuration « like ».

E. Les deux carbones asymétriques de ces deux images ont pour configurations absolues « R, S » et « S, R » (ou

« S, R » et « R, S ») et correspondent à une configuration « unlike ».

11) Soient les quatre composés suivants numérotés de (1) à (4) :


A. Tous les carbones asymétriques des composés (1) et (4) sont « R ».

B. Tous les carbones asymétriques des composés (1), (3) et (4) sont « R ».

C. Les configurations des composés (2) et (3) sont respectivement « cis » et « Z ».

D. Les configurations des composés (2) et (3) sont respectivement « E » et « cis ».

E. Les composés (1), (2), (3) et (4) présentent tous au moins un stéréoisomère.



12) Soit le para-nitrophénol, le phénol et le méthanol.


A. Le para-nitrophénol est l’acide le plus fort de par l’effet mésomère « +M » de sa fonction alcool et l’effet

mésomère « -M » de sa fonction nitro.

B. Le méthanol est l’acide le plus fort de par l’effet inductif « +I » de son groupement méthyle.

C. La base conjuguée la plus forte est le méthanolate.

D. La base conjuguée la plus forte est le phénate (ou phénolate).

E. Seule le para-nitrophénol et le phénol présentent des formes mésomères.

13) Mécanismes réactionnels.


A. Lors d’une réaction de substitution nucléophile ou d’élimination, le fait qu’un carbocation intermédiaire soit

tertiaire est un argument favorable en faveur d’un mécanisme réactionnel de type SN1 ou E1.

B. Le fait qu’une base et un nucléophile soient riches en électrons fait qu’il y a compétition entre les

mécanismes de type SN2 et E2.

C. Lors d’un mécanisme réactionnel bimoléculaire le fait de doubler la concentration en nucléophile ou en base

n’affecte pas la vitesse de la réaction.

D. Lors d’un mécanisme réactionnel de type E1, il est possible d’éliminer un proton situé en « anti » par rapport

au groupe partant.

E. Lors d’un mécanisme réactionnel de type E2, il y a libre rotation du carbocation intermédiaire et il est

possible d’éliminer un proton situé à deux liaisons du carbocation.

14) Le (2S)-2-chlorobutane est traité par de la soude diluée à froid.


A. Le (2S)-2-chlorobutane est un halogénure secondaire et la soude diluée et froide est considérée comme une

base faible.

B. Selon le tableau simplificatif du cours, le (2S)-2-chlorobutane va réagir uniquement selon un mécanisme de

type E2.

C. Selon le tableau simplificatif du cours, le (2S)-2-chlorobutane va réagir à 50% selon un mécanisme de type

SN1 et à 50% selon un mécanisme de type SN2.

D. Selon le tableau simplificatif du cours, le composé majoritaire obtenu est un alcène de configuration « E ».

E. Selon le tableau simplificatif du cours, deux stéréoisomères en proportion 75% et 25% sont obtenus.




15) Dihydroxylation par le permanganate de potassium (conditions douces) :

A. L’ajout des deux groupements hydroxyles est effectué en « syn » par rapport à la double liaison.

B. L’ajout des deux groupements hydroxyles est effectué en « anti » par rapport à la double liaison.

C. Lors de la réaction de dihydroxylation décrite ci-dessus, il y a formation d’un couple d’énantiomères par

attaque des deux faces de la double liaison.

D. Lors de la réaction de dihydroxylation décrite ci-dessus, il y a formation d’un seul composé, dit « méso »,

bien qu’il y ait attaque par les deux faces de la double liaison.

E. La double liaison (composé de départ) présente une configuration « Z » et le(s) diol(s) (composé(s) d’arrivée)

une configuration « unlike » « R, S » (ou « S, R »).

16) Substitution électrophile (SE) aromatique.


A. Le toluène peut être obtenu à partir du benzène par une alkylation de Friedel et Craft (conditions

réactionnelles : chlorure de méthyle et acide de Lewis AlCl3).

B. Le groupement hydroxyle du phénol présente un effet activant sur une SE aromatique de par son effet

« +M » ; ce groupement hydroxyle oriente la SE en positions « ortho » et « para ».

C. Le groupement NO2 du nitrobenzène présente un effet activant sur une SE aromatique de par son effet

« +M » ; ce groupement nitro oriente la SE en position « méta ».

D. Le groupement NO2 du nitrobenzène présente un effet activant sur une SE aromatique de par son effet

« +M » ; ce groupement nitro oriente la SE en position « ortho » et « para ».

E. L’aniline (phénylamine ou aminobenzène) peut être obtenue en deux étapes à partir du benzène par

nitration en milieu acide puis par réduction sélective du groupement NO2 en amine.



17) Alcool tertiaire.


A. La réaction du 3-méthylpentan-3-ol traité par de l’acide chlorhydrique à froid conduit au 3-chloro-3-

méthylpentane.

B. Le 3-méthylpentan-3-ol présente un carbone asymétrique et après réaction il y a formation d’un couple

d’énantiomères par racémisation.

C. Le mécanisme réactionnel de cette réaction est de type SN2.

D. L’intermédiaire réactionnel formé lors de cette réaction est un carbocation tertiaire.

E. L’oxydation du 3-méthylpentan-3-ol conduit à une cétone.

18) Le composé A de formule brute C5H12O présente un carbone asymétrique. La déshydratation de A en

milieu acide à chaud conduit très majoritairement au composé B. Le traitement de B par l’ozone en milieu

réduction conduit à l’éthanal et au propanal.


A. B est le (2E)-pent-2-ène.

B. B est le pent-1-ène.

C. A est le (2R)-pent-2-ol ou le (2S)-pent-2-ol.

D. A est le pent-3-ol.

E. A est un alcool et l’indice d’insaturation calculé à partir de la formule brute de A est égal à 1.

19) Fonctions carbonylées et dérivés.


A. L’hydrolyse totale des nitriles conduit aux acides carboxyliques.

B. La réduction des nitriles par l’aluminohydrure de lithium (LiAlH4) conduit aux amines.

C. Les chlorures d’acides réagissent avec les alcools pour former des esters.

D. Le traitement d’un acide carboxylique par le chlorure de sodium (NaCl) conduit au carboxylate de sodium

correspondant (c’est-à-dire à la base conjuguée de l’acide carboxylique).

E. La réduction des cétones par le borohydrure de sodium (NaBH4) conduit aux alcools primaires.



20) Aldolisation et crotonisation.


A. Un proton en position α du groupement carbonyle d’un aldéhyde est acide et peut donc être arraché par

une base forte.

B. La réaction de l’éthanal en milieu basique par aldolisation conduit à un cétol.

C. La réaction de l’éthanal en milieu basique par aldolisation conduit au 3-hydroxybutanal.

D. La réaction de l’éthanal en milieu basique par aldolisation conduit au 2-hydroxybutanal.

E. La réaction de déshydratation de l’aldol découlant de l’éthanal conduit à un aldéhyde α, β-insaturé. Cette

réaction est appelée réaction de crotonisation.



Chimie-Physique

1) On considère les éléments Ni (Z=28), Cu (Z=29) et Zn (Z=30).


1. Ces trois éléments ont le même nombre d’électrons sur leurs couches d à l’état fondamental.

2. Ces trois éléments possèdent chacun deux électrons avec les nombres quantiques n=3, l=0 et m=0 à l’état

fondamental.

3. L’énergie de première ionisation évolue selon EI1(Ni) > EI1(Cu) > EI1(Zn).

4. Ni2+ et Zn2+ sont isoélectriques.

5. Cu+ et Zn2+ présentent la même configuration électronique.

2) Données : Constante de Rydberg de l’atome d’hydrogène : RH = 107 m-1.


A. L’électron de l’atome d’hydrogène en « retombant » de son niveau n=6 à son niveau n=3, émet un photon

de longueur d’onde 833 nm.

B. L’électron de l’atome d’hydrogène en « retombant » de son niveau n=6 à son niveau n=3, absorbe un photon


C. L’électron de l’atome d’hydrogène en « retombant » de son niveau n=6 à son niveau n=3, émet un photon


D. N=2 l=1 m=-1 est une configuration possible à l’état fondamental.

E. N=2 l=2 m=0 est une configuration possible à l’état fondamental.

3) Données : B (Z=5) ; F (Z=9)


A. Lors de la formation d’une liaison ionique, l’atome le plus électronégatif pers ses électrons.

B. Dans une orbitale moléculaire σ pleine, les deux électrons ne peuvent pas avoir le même nombre quantique

de spin s.

C. Dans la molécule BF3, l’atome de bore comporte une orbitale vide.

D. Le recouvrement latéral d’une orbitale s et d’une orbitale p conduit à un orbitale moléculaire π.

E. Une triple liaison implique la mise en commun de six électrons dans une orbitale moléculaire.



4) Données : N (Z=7) ; O (Z=8)

Molécule NO2 : moment dipolaire : µNO2=0,316 D

Angle (ONO) = 134°

Longueur de la liaison NO : dNO = 0,12 nm

E = 1,6.10-19 C 1 D = (1/3).10-29 C.m

Aide aux calculs : Cos(74) = 0,28 316/390 = 0,810 0,405/5,76 = 0,070

Cos(44) = 0,72 316/720 = 0,440 5,64/5,76 = 0,980

Cos(67) = 0,39 158/28 = 5,64

Cos(134) = -0,69 158/69 = 2,30

Soient les structures de Lewis suivantes :


A. Parmi les quatre structures de Lewis proposées, deux conviennent pour décrire la structure de Lewis de la

molécule NO2.

B. La structure de Lewis de la molécule NO2 ne correspond à aucune des quatre structures proposées.

C. Le moment dipolaire de la liaison NO2 vaut 5,640 D.

D. Le moment dipolaire de la liaison NO2 vaut 0,405 D.

E. Le caractère ionique partiel de la liaison NO vaut 7%.



5) Données : B (Z=5), N (Z=7), O (Z=8), F (Z=9), Al (Z=13), P (Z=15), S (Z=16), Cl (Z=17), Br (Z=35) et Kr (Z=36).


A. Les molécules BCl3 et AlCl3 présentent toutes deux une structure de type AX3 dans le formalisme VSEPR.

B. La liaison Br-F étant polaire, les molécules BrF3 et BrF5 présentent toutes deux un moment dipolaire

permanent.

C. Il est possible de former NCl5 mais impossible de former PCl5.

D. Le krypton étant un gaz rare à couche de valence saturée, il est impossible de former le composé KrF2.

E. Les états d’hybridation du soufre dans les composés H2S et O2S sont différents.



6) Les valeurs d’enthalpies standards de formation ∆fH°(298 K) pour SO2(g) et SO3(g) sont respectivement de

-296,8 et -395,7 kJ.mol-1. On considère la réaction suivante :

SO2(g) + 0,5 O2 SO3(g) (1)


A. La chaleur et l’enthalpie sont deux fonctions d’état.

B. La réaction (1) est exothermique.

C. L’enthalpie standard de formation (1) est de -98 kJ.mol-1.

D. L’enthalpie standard de formation (1) est de +98 kJ.mol-1.

E. L’enthalpie standard de formation d’une molécule est la chaleur mise en jeu à pression constante pour

former une mole de cette molécule à partir des atomes pris à l’état gazeux.

7) Données : Enthalpies standards de liaison ∆fH°(O2) = -500 kJ.mol-1 et ∆fH°(N2) = - 950 kJ.mol-1.

Soit la réaction de combustion du diazote :

N2(g) + O2(g) 2NO(g)

Cette réaction libère une énergie de 180 kJ.mol-1 à 298K.


A. La réaction de formation du monoxyde d’azote est exothermique.

B. L’enthalpie standard de formation de NO est de -180 kJ.mol-1.

C. L’enthalpie standard de la liaison NO est -635 kJ.mol-1.

D. L’enthalpie standard de la liaison NO est -815 kJ.mol-1.

E. L’enthalpie de sublimation correspond à l’énergie échangée lors de la transformation d’un composé solide à

un composé gazeux. L’enthalpie de sublimation mise en jeu est négative.




8) Soient l’aniline et le cyclohexylamine représentées ci-dessous :


A. L’hybridation de l’atome d’azote de ces deux composés est « sp2 ».

B. L’hybridation de l’atome d’azote de l’aniline est « sp2 » alors que celui de la cyclohexylamine est hybridé

« sp3 ».

C. Le doublet non-liant de l’atome d’azote dans ces deux composés est délocalisable.

D. Seul le doublet non-liant de l’atome d’azote de l’aniline est délocalisable. L’atome d’azote de l’aniline

présente un effet mésomère donneur « + M » et un effet inductif attracteur « - I ».

E. Seul le doublet non-liant de l’atome d’azote de la cyclohexylamine est délocalisable. L’atome d’azote de la

cyclohexylamine présente un effet inductif attracteur « - I ».

9) Soit le cis-1,3-diisopropylcyclohexane.


A. Ce composé présente deux carbones asymétriques et deux conformations « chaise » différentes.

B. La conformation la plus stable de ce composé est celle où les deux substituants « isopropyle » sont en

position « équatoriale ».

C. La conformation la plus stable de ce composé est celle où un constituant « isopropyle » est en position

« équatoriale » alors que le second est en position « axiale ».

D. Pour ce compos, la configuration « cis » correspond à deux conformation ayant deux substituants

équatoriaux ou deux substituants axiaux.

E. Pour ce composé, la configuration « cis » correspond à deux conformations ayant chacune un substituant

équatorial et un substituant axial.



10) Soient les deux stéréoisomères suivants du trans-1,2-diméthylcyclobutane :


A. Ces deux stéréoisomères sont images l’un de l’autre dans un miroir, ne sont pa ssuperposables et

correspondent donc à des énantiomères qui présentent chacun deux carbones asymétriques.

B. Ces deux stéréoisomères correspondent à des diastéréoisomères.

C. Ces deux stéréoisomères correspondent à un seul et même composé, dit « méso », avec deux carbones

asymétriques.

D. Les deux carbones asymétriques de ces deux stéréoisomères ont pour configurations absolues « R, S » et « S,

R » (ou « S, R » et « R, S ») et correspondent à une configuration « unlike »

E. Les deux carbones asymétriques de ces deux stéréoisomères ont pour configurations absolues « R, R » et « S,

S » (ou « S, S » et « R, R ») et correspondent à une configuration « like »

11) Soit le D-Erythrose représenté ci-dessous :


A. Cette molécule est superposable à son image dans un miroir et est chirale.

B. Cette molécule n’est pas superposable à son image dans un miroir et est chirale.

C. Le D-Erythrose présente deux carbones asymétriques de configuration absolue « R, R » et présente pour

énantiomère le L-Erythrose.

D. Le D-Erythrose présente deux carbones asymétriques de configuration absolue « S, S ».

E. Le D-Erythrose présente deux carbones asymétriques de configuration absolue « R, S ».



12) Soient les trois acides carboxyliques suivants : acide méthanoïque, acide butanoïque et acide

trifluoroéthanoïque.


A. L’acide trifluoroéthanoïque est l’acide le plus fort de par l’effet attracteur inductif « -I » du groupement

« CF3 ». L’acide le plus faible est l’acide butanoïque de par l’effet donneur inductif « +I » du groupement n-

propyle.

B. L’acide fluoroéthanoïque est l’acide le plus faible de par l’effet inductif « -I » du groupement « CF3 ». L’acide

le plus fort est l’acide butanoïque de par l’effet inductif « +I » du groupement n-propyle.

C. La base conjuguée la plus forte est le butanoate.

D. La base conjuguée la plus forte est le méthanoate.

E. L’ordre croissant des valeurs de pKa correspondant à ces trois acides carboxyliques est le suivant : pKa des

acides trifluoroéthanoïque, méthanoïque et butanoïque.

13) Mécanismes réactionnels


A. Lors d’une réaction de substitution et d’addition nucléophile un nucléophile attaque sur un centre

électrophile. L’ion cyanure (-)CN est un exemple de nucléophile alors qu’un carbocation, un carbone porteur

d’un halogène et le carbone du groupement carbonyle sont des exemples de centres électrophiles.

B. Lors d’une réaction de substitution nucléophile et d’élimination un nucléophile attaque sur un centre

électrophile. L’ion cyanure (-)CN est un exemple d’électrophile.

C. Lors d’une réaction d’élimination de type « E1 » une base arrache les protons situés à deux liaisons du

carbocation intermédiaire de par la libre rotation de ce carbocation et conduit au mélange des alcènes

correspondants. Lors d’une réaction d’élimination de type « E2 » une base arrache les protons en « anti » du

groupe partant et situés à trois liaisons de ce groupe partant et conduit au mélange des alcènes

correspondants.

D. Lors d’un mécanisme réactionnel bimoléculaire une réaction est effectuée en deux étapes et la vitesse de la

réaction ne dépend que de la concentration en dérivé halogéné.

E. Lors d’un mécanisme réactionnel unimoléculaire une réaction est effectuée en une seule étape.



14) Le (3R)-3-Bromohexane est traité par du cyanure de potassium (KCN).


A. Le (3R)-3-Bromohexane est un halogénure d’alkyle tertiaire et le cyanure de potassium est considérée

comme une base faible.

B. Selon le tableau simplificatif du cours, le (3R)-3-Bromohexane réagit à 50% selon un mécanisme de type

« SN1 » et à 50% selon un mécanisme de type « SN2 » et deux stéréoisomères en proportions 50% et 50%

sont obtenus.

C. Selon le tableau simplificatif du cours, le (3R)-3-Bromohexane réagit à 50% selon un mécanisme de type

« SN1 » et à 50% selon un mécanisme de type « SN2 ». Deux stéréoisomères en proportions 75% et 25% sont

obtenus et il y a racémisation lors du mécanisme « SN1 ».

D. Selon le tableau simplificatif du cours, le (3R)-3-Bromohexane réagit à 50% selon un mécanisme de type

« SN1 » et à 50% selon un mécanisme de type « SN2 ». Deux stéréoisomères en proportions 75% et 25% sont

obtenus et il y a inversion de Walden lors du mécanisme « SN2 ».

E. Selon le simplificatif du cours, le (3R)-3-Bromohexane va réagir uniquement selon un mécanisme de type

« E2 » avec élimination de tous les protons en « anti » du groupe partant.




15) Dihydrogénation catalytique du (3Z)-3,4-diméthylhex-3-ène par le dihydrogène en présence de Palladium.


A. L’ajout des deux atomes d’hydrogène est effectué en « anti » par rapport à la double liaison.

B. L’ajout des deux atomes d’hydrogène est effectué en « syn » par rapport à la double liaison.

C. Lors de la réaction d’hydrogénation catalytique décrite ci-dessus, il y a formation d’un seul et même

composé, dit « méso », bien qu’il y ait attaque du dihydrogène par les deux faces de la double liaison.

D. L’alcane obtenu présente une configuration « unlike » « 3R, 4S ».

E. Lors de la réaction d’hydrogénation catalytique décrite ci-dessus, il y a formation d’un couple

d’énantiomères par attaque du dihydrogène par les deux faces de la double liaison.

16) Substitution électrophile et dérivé aromatiques.


A. Le groupement méthoxy (CHO) du méthoxybenzène présente un effet activant sur une substitution

électrophile aromatique de par un effet mésomère donneur « +M ». Ce groupement oriente une substitution

électrophile en positions « ortho » et « para ».

B. Le groupement formyle (CHO) du benzaldehyde (ou aldéhyde benzoïque) présente un effet désactivant sur

une substitution électrophile aromatique de par un effet attracteur mésomère « -M ». Ce groupement

oriente une substitution électrophile en position « méta ».

C. Le groupement formyle du benzaldehyde présente un effet activant sur une substitution électrophile

aromatique de par un effet mésomère donneur « +M ». Ce groupement oriente une substitution électrophile

en positions « ortho » et « para ».

D. Le méthoxybenzène peut être obtenu par réaction d’éthérification du phénol avec l’iodométhante (C3I) en

milieu basique.

E. L’acétophénone (ou phényléthanone) peut être obtenue à partir du benzène par une alkylation de Friedel et

Craft (conditions réactionnelles : MeCl/AlCl3).



17) Aide carboxylique et dérivés ; le 1-Chloropropane est traité par du cyanure de potassium (KCN) pour conduire

au composé A. Ce composé A subit une hydrolyse totale en milieu acide pour donner le composé B. Ce

composé B est traité par le chlorure de thionyle (SOCl2) et conduit au composé C. Ce composé C est traité

par le méthanol pour donner le composé D.


A. Les composés A, B et C sont respectivement un nitrile, un acide carboxylique nommé « acide butanoïque » et

un chlorure d’acide.

B. Les composés A, B et C sont respectivement un nitrile, un acide carboxylique nommé « acide propanoïque »

et un chlorure d’acide.

C. Les composés A, B et C sont respectivement un alcool, un acide carboxylique et un ester.

D. L’étape permettant le passage du 1-Chloropropane à A est une réaction de substitution nucléophile alors

que l’étape permettant le passage de C à D est une réaction d’estérification.

E. L’étape permettant le passage du 1-Chloropropane à A est une réaction d’addition nucléophile alors que

l’étape permettant le passage de C à D est une réaction d’estérification.

18) Chloration des alcools.


A. La réaction de chloration du 3-méthylpentan-1-ol par l’acide chlorhydrique à froid est une réaction qui suit

un mécanisme réactionnel de type « SN1 ».

B. La réaction de chloration du 1,1-diméthylpentan-1-ol par l’acide chlorhydrique à froid est une réaction qui

suit un mécanisme réactionnel de type « SN1 ».

C. Le chlorure de sodium peut être utilisé à la place de l’acide chlorhydrique lors de la réaction de chlorationd

‘un alcool.

D. La réaction de chloration du 3-méthylpentan-1-ol par le chlorure de thionyle (SoCl2) conduit au même

composé que lors du traitement de ce même alcool par l’acide chlorhydrique à froid.

E. La réaction de chloration d 3-méthylpentan-1-ol par le chlorure de thionyle (SoCl2) conduit au 2-chloro-3-

méthylpentane.



19) Soit la réaction suivante :


A. La réaction ci-dessus est une réaction de déshydratation effectuée en milieu basique.

B. La réaction ci-dessus est une réaction de déshydratation effectuée en milieu acide à chaud.

C. Le composé de départ est un alcool tertiaire, l’intermédiaire réactionnel est un carbanion et l’alcène

majoritaire obtenu correspond à l’alcène le plus substitué.

D. Le composé de départ est un alcool secondaire, l’intermédiaire réactionnel est un carbocation secondaire et

l’alcène majoritaire obtenu correspond à l’acène le plus substitué.

E. Le composé de départ est un alcool secondaire, l’intermédiaire réactionnel est un carbocation tertiaire et

l’alcène majoritaire obtenu correspond à l’acène le plus substitué.

20) Autocondensation de cétone en milieu basique.


A. Un proton en position α du groupement carbonyle d’une cétone est acide et peut donc être arraché par une

base forte.

B. La réaction d’autocondensation de la propanone en milieu basique est nommée « aldolisation » et conduit à

un aldol.

C. La réaction d’autocondensation de la propanone en milieu basique est nommée « cétolisation » et conduit à

la 4-hydroxy-4-méthyl-pentan-2-one.

D. La réaction d’autocondensation de la propanone en milieu basique est nommée « cétolisation » et conduit à

la 4-hydroxy-pentan-2-one.

E. La réaction de déshydratation du cétol découlant de l’autocondensation de la propanone conduit à une

cétone α, β- insaturée. Cette réaction est appelée « crotonisation ».

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