Centrale 2023 PC Chimie : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Chimie du Concours Centrale-Supélec, France, session 2023, filière PC, en 4 heures. Thème : Synthèses chimiques au laboratoire et dans l'industrie : capture du CO2 par l'éthanolamine et synthèse du (+/-)-kempène-2.

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Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie I.A : synthèse industrielle de l'éthanolamine. Synthèse de l'oxyde d'éthylène (enthalpie de formation, choix de T et P, catalyseur à l'argent cubique faces centrées), diagramme binaire liquide-vapeur ammoniac-eau et courbe d'analyse thermique, réacteur ouvert de synthèse de l'éthanolamine : température de sortie, modèles de réacteur parfaitement agité et en écoulement piston, taux de conversion.
  À revoir : Premier principe appliqué aux transformations physico-chimiques : grandeurs standard de réaction et effets thermiques, Optimisation d'un procédé : facteurs d'équilibre et déplacement d'équilibre, Procédés industriels continus et réacteurs ouverts, Changements de phase de corps purs et mélanges binaires
• Partie I.B : capture et relargage du dioxyde de carbone. Suivi pressiométrique de la capture de CO2 par l'éthanolamine, quotient réactionnel et enthalpie standard déduite de mesures à deux températures, titrages pH-métriques avec dérivée calculée en Python, comparaison avec la soude pour le relargage, puis corrosion du fer interprétée par des courbes intensité-potentiel.
  À revoir : Réactions acide-base, Second principe : enthalpie libre, potentiel chimique et équilibre chimique, Bases de Python : expressions, types, instructions, fonctions
• Partie II.A : étude de la réaction d'hydroboration des alcènes. Structure du borane, régiosélectivité (effets électroniques et stériques, contrôle frontalier), stéréosélectivité étudiée sur des alcènes deutérés avec projections de Newman et courbe de Karplus, cinétique de la réaction du disiamylborane sur des cycloalcènes et mécanisme.
• Partie II.B : synthèse du (+/-)-kempène-2. Synthèse multiétape à partir de la 2,6-diméthylbenzoquinone : Diels-Alder, choix de réducteurs, différenciation des cétones, hydroborations régiosélectives, Diels-Alder catalysée par EtAlCl2 sous contrôle frontalier, cyclisations et rendement global.

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Premier principe appliqué aux transformations physico-chimiques : grandeurs standard de réaction et effets thermiques
• Optimisation d'un procédé : facteurs d'équilibre et déplacement d'équilibre
• Procédés industriels continus et réacteurs ouverts
• Changements de phase de corps purs et mélanges binaires
• Réactions acide-base
• Second principe : enthalpie libre, potentiel chimique et équilibre chimique
• Bases de Python : expressions, types, instructions, fonctions

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