Prepa HelpMines-Ponts 2021 MP Chimie : sujet en PDF
Sujet de l'épreuve de Chimie du Concours commun Mines-Ponts, France, session 2021, filière MP, en 1 heure 30. Thème : Autour du strontium : fluorine, radioactivité, carbonate et batterie nucléaire.
Ce que traite le sujet, partie par partie
- Parties A et B : structure électronique et cristallographie. Configuration du strontium et substitution au calcium dans les os, ion Sr2+, schéma de Lewis de l'ion carbonate, puis structure fluorine de SrF2 : occupation des sites tétraédriques, coordinence et rayon ionique de Sr2+.
- Partie C : cinétique. Désintégration bêta moins du strontium 90 vue comme une réaction d'ordre 1 : équation de désintégration, activité résiduelle des rejets de Tchernobyl et durée de décroissance jusqu'à l'activité du corps humain.
- Partie D : thermodynamique du carbonate de strontium. Diagramme de prédominance des espèces du carbone, produit de solubilité calculé à partir des données thermodynamiques, solubilité dans l'eau pure, effet de la température par la relation de Van't Hoff, puis solubilité accrue dans une eau saturée en dioxyde de carbone.
- Partie E : une batterie nucléaire à base d'eau. Montage à trois électrodes pour tracer des courbes intensité-potentiel, puis pile à combustible alcaline dihydrogène-dioxygène : réactions aux électrodes, potentiels à pH 14, force électromotrice, allure des courbes avec surtensions et volume de dioxygène pour alimenter un stimulateur cardiaque.
Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet
- Réactions acide-base
- Réactions de dissolution et de précipitation
- Second principe : enthalpie libre, potentiel chimique et équilibre chimique
- Optimisation d'un procédé : facteurs d'équilibre et déplacement d'équilibre
- Oxydoréduction et piles électrochimiques
- Thermodynamique de l'oxydoréduction : enthalpie libre, potentiels et pile
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