CNC 2023 · TSI · Chimie
CNC 2023, filière TSI, matière chimie, épreuve 1.
- Durée : 4 h
- 26 questions
- Difficulté : 3/5
Présentation du sujet
Le bronze, de l'atome à l'alliage. Une partie courte sur la structure cristalline du cuivre, puis l'obtention de ses deux constituants : réduction des minerais de cuivre par l'approximation d'Ellingham, élaboration de l'étain par électrolyse, et enfin dosage de la teneur du bronze en étain à l'aide d'un diagramme potentiel-pH.
Thèmes abordés
- cristallographie
- structure électronique
- diagrammes d'Ellingham
- oxydoréduction et électrolyse
- diagrammes potentiel-pH
- constantes d'équilibre
- dosage
Parties et questions
Partie 1 · Structure cristalline du cuivre
- 1 Déterminer le nombre d'atomes de cuivre par maille élémentaire.
- 2 Exprimer littéralement la masse volumique ρ(Cu) du cuivre.
- 3 En déduire l'expression du paramètre a(Cu) de la maille. Calculer sa valeur numérique.
Partie 2 · Le bronze — 1. Structure électronique
- 1.1 Écrire la configuration électronique de l'atome de cuivre 64/29Cu que l'on pourrait prévoir par application stricte des règles de remplissage usuelles. Donner le nombre d'électrons célibataires…
- 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]5s²4d¹⁰5p², Kr étant le gaz rare krypton. Déterminer le numéro atomique de l'étain. On justifiera la démarche.
- 1.4 Les règles de remplissage sont-elles respectées dans le cas de l'atome d'étain et celui 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 2 · Le bronze — 2. Obtention du cuivre
- 2.1 Écrire l'équation-bilan de la réaction (1) : le sulfure cuivreux solide Cu2S subit un grillage et est traité par le dioxygène pour former du cuivre et libérer du dioxyde de soufre.
Partie 2 · Le bronze — 3. Obtention de l'étain
Partie 2 · Le bronze — 4. Teneur du bronze en étain
Le corrigé détaillé, question par question, est disponible gratuitement sur cette page.