CNC 2025 · PSI · Chimie
CNC 2025, filière PSI, matière chimie, épreuve 1.
- Durée : 4 h
- 40 questions
- Difficulté : 3/5
Présentation du sujet
Le carbone, de l'atome à la pierre. Le sujet part de la structure électronique et de la géométrie moléculaire de CO2, passe par la structure cristalline du diamant et l'équilibre diamant-graphite, puis étudie la dissolution du CO2 dans l'eau (solubilité, dosage d'une eau minérale) avant d'aborder le procédé CarbFix, qui piège le CO2 dans les roches basaltiques sous forme de carbonate. Thermodynamique de la réaction et équilibres en solution s'y répondent constamment.
Thèmes abordés
- structure électronique et VSEPR
- cristallographie
- thermodynamique chimique
- loi de van't Hoff
- équilibres acido-basiques
- dosages
- solubilité
Parties et questions
Partie 1 · Structures atomique et moléculaire
- 1.1 Donner la configuration électronique du carbone dans son état fondamental. Indiquer quels sont les électrons de la couche de valence.
- 1.2 Dans quelle colonne et dans quelle ligne du tableau périodique trouve-t-on le carbone ?
- 1.3 Donner la configuration électronique de l'atome d'oxygène dans son état fondamental. Indiquer quels sont les électrons de la couche de valence.
- 1.4 En respectant la valence de chacun des atomes de carbone et d'oxygène, donner la représentation de Lewis de la molécule de dioxyde de carbone de formule moléculaire CO2.
- 1.5 Quelle est la géométrie de la molécule de CO2 ? Justifier.
Partie 2 · Variétés allotropiques du carbone
- 2.1.1 Dans la structure diamant, les atomes de carbone forment une structure cubique à faces centrées avec la moitié des sites tétraédriques occupés. Chaque atome de carbone est lié à ses proches voisins…
- 2.1.2 Définir et calculer la coordinence et le nombre d'atomes par maille.
- 2.1.3 Montrer que, dans la structure diamant, le paramètre de maille a et le rayon r d'un atome de carbone sont liés par la relation : r = a√3/8.
- 2.1.4 En déduire la compacité du diamant. Calculer sa valeur numérique.
Partie 3 · Le dioxyde de carbone en solution aqueuse
Partie 4 · Transformer le dioxyde de carbone en pierre
Le corrigé détaillé, question par question, est disponible gratuitement sur cette page.