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Centrale-Supélec · MP · session 2026

Physique-chimie 2

corrigé question par question

  • Physique-chimie
  • 46 questions
  • Sujet entier, Q1 à Q46

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Aperçu : Q1

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Partie A : Production de la pointe

Notations et définitions.

Le fil de Wollaston comporte un cœur de platine rhodié entouré d’argent.

La préparation de la pointe consiste à dissoudre localement cette gaine d’argent.

L’étude chimique est menée à T=298 KT=298\,\mathrm{K}.

Le diagramme potentiel-pH considère les espèces HNO3\mathrm{HNO_3}, NO3−\mathrm{NO_3^-}, HNO2\mathrm{HNO_2} et NO2−\mathrm{NO_2^-} en solution aqueuse, ainsi que NO\mathrm{NO} gazeux.

Les espèces dissoutes sont décrites par le modèle des solutions idéales diluées.

La convention de tracé impose, pour chaque espèce dissoute considérée sur une frontière,

c0=0,10 mol.L−1.c_0=0{,}10\,\mathrm{mol.L^{-1}}.

La pression du monoxyde d’azote vaut PNO=P∘=1 barP_{\mathrm{NO}}=P^\circ=1\,\mathrm{bar}.

On note c∘=1 mol.L−1c^\circ=1\,\mathrm{mol.L^{-1}} la concentration standard et αX\alpha_X l’activité d’une espèce XX.

Ainsi,

αX=[X]c∘,αH+=10−pH.\begin{aligned} \alpha_X&=\frac{[X]}{c^\circ},\\ \alpha_{\mathrm{H^+}}&=10^{-\mathrm{pH}}. \end{aligned}

La notation H+\mathrm{H^+} désigne le proton solvaté.

L’activité de l’eau liquide et celle de l’argent solide valent 11.

Les potentiels sont mesurés par rapport à l’électrode standard à hydrogène.

On utilise

RTln⁡10F=0,060 V.\frac{RT\ln 10}{F}=0{,}060\,\mathrm{V}.

Dans cette relation, RR désigne la constante des gaz parfaits et FF la constante de Faraday.

Les données acido-basiques sont :

  • pKa(HNO3/NO3−)=−1,4\mathrm{p}K_a(\mathrm{HNO_3/NO_3^-})=-1{,}4 ;
  • pKa(HNO2/NO2−)=3,3\mathrm{p}K_a(\mathrm{HNO_2/NO_2^-})=3{,}3.

Les potentiels standard sont :

  • Ag+/Ag\mathrm{Ag^+/Ag} : 0,80 V0{,}80\,\mathrm{V} ;
  • NO3−/NO2−\mathrm{NO_3^-/NO_2^-} : 0,84 V0{,}84\,\mathrm{V} ;
  • NO3−/HNO2\mathrm{NO_3^-/HNO_2} : 0,94 V0{,}94\,\mathrm{V} ;
  • NO3−/NO\mathrm{NO_3^-/NO} : 0,96 V0{,}96\,\mathrm{V} ;
  • HNO2/NO\mathrm{HNO_2/NO} : 1,00 V1{,}00\,\mathrm{V} ;
  • NO2−/NO\mathrm{NO_2^-/NO} : 1,20 V1{,}20\,\mathrm{V}.

L’azote et l’oxygène sont des éléments de la deuxième période, respectivement des colonnes 1515 et 1616.

Q1.

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Construisons les représentations de Lewis des cinq espèces azotées en reliant chaque atome d’oxygène à l’azote, puis expliquons quelle particularité électronique de NO\mathrm{NO} rend compte de sa forte réactivité.

L’azote possède cinq électrons de valence, l’oxygène six et l’hydrogène un (propriété 1.2, lecture dans le tableau périodique).

Les nombres d’électrons de valence sont donc :

Nv(HNO3)=24,Nv(NO3−)=24,Nv(HNO2)=18,Nv(NO2−)=18,Nv(NO)=11.\begin{aligned} N_v(\mathrm{HNO_3})&=24,\\ N_v(\mathrm{NO_3^-})&=24,\\ N_v(\mathrm{HNO_2})&=18,\\ N_v(\mathrm{NO_2^-})&=18,\\ N_v(\mathrm{NO})&=11. \end{aligned}

Acide nitrique.

Une forme de Lewis dominante a pour squelette

H−O−N+(=O)−O−.\mathrm{H-O-N^+(=O)-O^-}.

L’azote ne porte aucun doublet non liant.

L’oxygène lié à l’hydrogène et l’oxygène doublement lié portent chacun deux doublets non liants.

L’oxygène chargé négativement en porte trois.

Une seconde forme mésomère s’obtient en échangeant les rôles des deux oxygènes non liés à l’hydrogène.

Ion nitrate.

Une forme de Lewis est

O−−N+(=O)−O−.\mathrm{O^--N^+(=O)-O^-}.

L’azote ne porte aucun doublet non liant.

L’oxygène doublement lié en porte deux et chaque oxygène simplement lié en porte trois.

Les trois positions possibles de la double liaison donnent trois formes mésomères équivalentes.

Q2

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Q3

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Q4

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Q45

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Q46

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