Chimie : stœchiométrie, solutions, équilibres, oxydoréduction
L'épreuve de chimie évalue la stœchiométrie, les solutions aqueuses, les équilibres acido-basiques, l'oxydoréduction et la reconnaissance des fonctions organiques. Les questions sont majoritairement quantitatives : on attend un tableau d'avancement ou un raisonnement en moles, puis un calcul de concentration, de pH ou de masse.
Stœchiométrie et solutions
- Mole : n = m/M ; concentration : C = n/V (V en litres) ; dilution : C₁V₁ = C₂V₂.
- Écrire l'équation équilibrée, puis le tableau d'avancement ; identifier le réactif limitant par le plus petit rapport n/coefficient.
- Rendement : η = quantité obtenue / quantité théorique.
Acides, bases, pH
- pH = −log[H₃O⁺] ; pour un acide fort [H₃O⁺] = C ; pour une base forte [OH⁻] = C et pH = 14 + log C à 25 °C.
- À l'équivalence acide-base forte : n(acide) = n(base), soit C(a)V(a) = C(b)V(b).
- Acide faible : constante K(a), et pH ≈ ½(pK(a) − log C) tant que la dissociation reste faible.
Oxydoréduction
- Un oxydant gagne des électrons ; équilibrer les demi-équations, puis égaliser le nombre d'électrons échangés.
- Nombre d'oxydation : somme nulle dans une molécule, égale à la charge d'un ion.
Exemple rédigé
On dose 25,0 mL d'acide chlorhydrique par une solution de soude à 0,100 mol/L ; l'équivalence est atteinte pour 20,0 mL. Concentration de l'acide : C(a) = C(b)V(b)/V(a) = (0,100 × 20,0)/25,0 = 0,0800 mol/L. Comme HCl est un acide fort, [H₃O⁺] = 0,0800 mol/L, donc pH = −log(0,0800) ≈ 1,10. Vérification : une solution d'acide fort à moins de 0,1 mol/L doit avoir un pH légèrement supérieur à 1, ce qui est bien le cas.
Pièges qui coûtent des points
- Oublier de convertir les mL en L avant de calculer une concentration.
- Utiliser les coefficients stœchiométriques comme s'ils étaient des quantités de matière.
- Appliquer la formule du pH d'acide fort à un acide faible.
- Inverser oxydant et réducteur, ou oublier d'équilibrer les charges avec H⁺/OH⁻ en milieu aqueux.
- Confondre masse molaire atomique et masse molaire moléculaire (M de H₂O = 18 g/mol, pas 10).