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.

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