CNC 2023 · PSI · Chimie
CNC 2023, filière PSI, matière chimie, épreuve 1.
- Durée : 2 h
- 30 questions
- Difficulté : 3/5
Présentation du sujet
Le bronze, alliage de cuivre et d'étain, sert de fil conducteur à un parcours de chimie générale et de métallurgie extractive : structure cristalline cubique à faces centrées du cuivre, configurations électroniques et anomalie du cuivre, obtention du cuivre par grillage du sulfure (approximation d'Ellingham) et de l'étain par lixiviation puis électrolyse, dosage de la teneur en étain d'un bronze par diagrammes potentiel-pH, et corrosion électrochimique du bronze en milieu aéré.
Thèmes abordés
- cristallographie
- structure électronique
- diagrammes d'Ellingham
- thermodynamique chimique
- oxydoréduction et électrolyse
- diagrammes potentiel-pH
- corrosion
Parties et questions
Partie 1 · Partie 1 — Structure cristalline du cuivre
- 1 Déterminer le nombre d'atomes de cuivre par maille élémentaire.
- 2 Exprimer littéralement la masse volumique $\rho(Cu)$ du cuivre.
- 3 En déduire l'expression du paramètre $a(Cu)$ de la maille. Calculer sa valeur numérique.
Partie 2 · Partie 2 — Le bronze — 1. Structure électronique
- 1.1 Écrire la configuration électronique de l'atome de cuivre $_{29}^{64}Cu$ que l'on pourrait prévoir par application stricte des règles de remplissage usuelles. Donner le nombre d'électrons…
- 1.2 Déduire de la configuration électronique attendue, la place de l'élément cuivre dans la classification périodique.
- 1.3 La configuration électronique de l'atome d'étain $Sn$ dans son état fondamental est : $[Kr]5s^2 4d^{10} 5p^2$, $Kr$ étant le gaz rare krypton. Déterminer le numéro atomique de l'étain. On justifiera…
- 1.4 Les règles de remplissage sont-elles respectées dans le cas de l'étain et du cuivre ? Dans le négatif, expliquer pourquoi et donner la configuration la plus stable.
- 1.5 Préciser quels sont les électrons de cœur et ceux de valence pour l'atome du cuivre et celui d'étain.
Partie 3 · Partie 2 — Le bronze — 2. Obtention du cuivre
- 2.1 Écrire l'équation-bilan de la réaction $(1)$.
Partie 4 · Partie 2 — Le bronze — 3. Obtention de l'étain
Partie 5 · Partie 2 — Le bronze — 4. Teneur du bronze en étain
Partie 6 · Partie 2 — Le bronze — 5. Corrosion du bronze
Le corrigé détaillé, question par question, est disponible gratuitement sur cette page.