Preuve de chimie ccp 2003

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SESSION 2003

EPREUVE SPECIFIQUE – FILIERE MP
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CHIMIE
Durée : 2 heures

Les calculatrices sont autorisées
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NB : Le candidat attachera la plus grande importance à la clarté, à la précision et à la concision de la rédaction. Si un candidat est amené à repérer ce qui peut lui sembler être une erreur d’énoncé, il le signalera sur sa copie et devra poursuivre sacomposition en expliquant les raisons des initiatives qu’il a été amené à prendre.
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La peinture, artistique ou non, fait appel à la chimie. Actuellement, de nombreux produits organiques sont utilisés dans ce domaine. Autrefois, c’était essentiellement des produits minéraux. Cela constitue le thème de ce problème. Une peinture est composée d’un liant (huile de lin par exemple) luiconférant sa dureté après séchage et de pigments, vecteurs de la couleur, véhiculés à l’aide d’un solvant (essence de térébenthine par exemple). Dans ce problème, on aborde les préparations, les propriétés et les dangers de ces divers composants : I. II. III.A III.B IV.A IV.B Pigment bleu : bleu de Prusse. Pigment jaune : chromate de plomb. Pigments blancs : oxyde de zinc, oxyde de titane. Préparation dublanc de zinc. Essence de térébenthine. Distillation du pinène.

Les parties I, II, III.A, III.B, IV.A et IV.B sont indépendantes. On ne considérera que les réactions proposées dont on fournit les constantes d’équilibre.

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2

PARTIE I – Pigment bleu
4 Le bleu de Prusse est un précipité [ Fe(CN )6 ]3 Fe4 obtenu par réaction de Fe(CN )6 − sur Fe3+

selon : 4 3Fe(CN )6 − + 4Fe3+

[Fe(CN )6 ]3Fe4(s) .

On s’intéresse à la chimie ou à l’électrochimie des espèces utilisées pour cette synthèse : 4 Fe2+, Fe3+, Fe(CN )6−, Fe( CN )3−, CN −, HCN . 6

1. Quelle est la valeur du potentiel d’une électrode de platine plongeant dans une solution Fe2+ = Fe3+ = 1 mol . L−1 ?

[

] [

]

2. Quelle est la valeur du potentiel d’une électrode de fer plongeantdans cette même solution ? 3. On se place, dans la suite de cette partie I, à un pH où HCN est négligeable devant CN − . Quel est le potentiel standard apparent du couple Fe( + III ) Fe( + II ) en présence de CN
− −

?

4 4. A une concentration de 10−2 mol . L−1 , Fe(CN )6 − est-elle une espèce dangereuse dans la

mesure où elle peut libérer du CN

?

La limite légale admissible est de1 µg . L−1 de CN − . 5. Une personne a ingéré du CN − . On veut la traiter avec un sel de Fe2+ ou Fe3+ . Lequel est le plus efficace à concentration égale pour diminuer la quantité de CN


libre ?

PARTIE II – Pigment jaune
2 Le « jaune de chrome » est obtenu par action du chromate CrO4 − sur un sel de plomb Pb2+ . Par précipitation dans l’eau, on obtient Pb CrO4 . − 2 L’ion chromate a uncaractère basique dans le couple HCrO4 CrO4 − .
2 1. A quel pH opérer pour que CrO4 − soit prépondérant ?

2. Après précipitation et filtration PbCrO4 est lavé. Quelle est la teneur en plomb de cette eau de lavage ( pH = 7 ) ? Cette eau dépasse-t-elle la norme légale de 50 µg . L−1 en plomb ? 3. Dans les ouvrages de peinture, on déconseille de mélanger le jaune de chrome et le sulfure demanganèse rose, ce qui donne une teinte couleur chair (très utile pour peindre des visages). Pourquoi ?

3

PARTIE III. A – Pigments blancs On donne les diagrammes de Pourbaix de Zn et Ti dans l’eau à 25°C (diagrammes I et II). Les concentrations des espèces solubles sont de 10−2 mol . L−1 . Les droites limitant les domaines de réduction et d’oxydation de l’eau sont notées a et b respectivement.Sur un tableau, on veut savoir si le pigment blanc est obtenu à partir de ZnO (avant 1920) ou TiO2 (après 1920), ce qui permettrait de confirmer son époque. 1. En utilisant des réactifs classiques de la chimie (acides, bases, oxydants, réducteurs), indiquez une méthode pour différencier ZnO de TiO2 . 2. Les pigments blancs des tableaux modernes dureront-ils plus longtemps que ceux des anciens...
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