PARTIE PRATIQUE (COMPTE RENDU) 2- La couleur de la solution après ajout de l’indicateur coloré : incolore.
3-Il y a changement de couleur dans l’erlenmeyer parce que l’équivalence est atteinte et la solution au départ acide est devenue basique.
4- L’équation-bilan de la réaction qui s’est produite dans l’erlenmeyer : H3O+ + OH- → 2H2O
5- Le volume moyen de base versé est Vm = où V1est le volume versé lors du premier dosage et ainsi de suite . Volume versé= volume final-volume initial
6-Relation traduisant l’équivalence : nH3O+ = nOH-
7-Déterminons la concentration de l’acide : Ca = . REMARQUE IMPORTANTE SUR L’HYDRATATION DES ALCENES.
Lorsqu’un alcène est symétrique(exemple : but-2-ène), alors son hydratation conduit à un seul produit.
Lorsque l’alcène est dissymétrique, alors, son hydratation conduit à deux alcools dont l’un est majoritaire( ou prépondérant) suivant la règle de Makovnikov et l’autre minoritaire. Dans ce cas précis, lorsque l’alcène hydraté conduit à un alcool primaire alors la double liaison de l’alcène est en position 1(en bout de chaîne).Si le second
produit est un alcool secondaire, alors le carbone N°2 de l’alcène(exemple : but-1-ène) ne porte pas de substituant. Par contre, si le second produit est un alcool tertiaire, alors le carbone N°2 de l’alcène(exemple : 2-méthylpropène) porte un substituant. Lorsque l’alcène dissymétrique(exemple :2-méthylbut-2-ène) hydraté produit un alcool tertiaire, alors l’un des carbones de la double liaison porte un substituant. Lorsque l’acène dissymétrique hydraté(pent-2-ène) ne produit pas d’ alcool primaire, alors la double liaison n’est pas en position 1(en bout de chaîne).
NB :L’alcool de classe supérieure est toujours le produit majoritaire.
SUITE DES EXERCICE DU CHAPITRE 1
1-Donner les formules semi-développées et les noms de tous les isomères des alcènes suivants : C4H8 et C5H10.
2-Pour chaque alcène, donne le type d’isomérie qui existe entre les isomères.
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3-Pour chaque isomère, donner le nom et la formule semi-développée du ou des alcools obtenus par hydratation, puis des composés organiques que l’on peut obtenir par oxydation ménagée de ces alcools suivant les conditions expérimentales.
SOLUTION DE LA SUITE DES EXERCICES DU CHAPITRE 1.
1-Les formules semi-développées et noms de tous les isomères de l’alcène suivant : C4H8 .
A et B sont des isomères de chaîne.
C et D sont des isomères de configuration ou diastéréo-isomères du but-2-ène qui est un isomère de position du but-1-ène.
L’hydratation du but-1-ène (alène dissymétrique)conduit aux alcools suivants :
Le butan-2-on étant un alcool secondaire, son oxydation ménagée conduit à la cétone : butanone de formule semi-développée :
Le butan-1-ol étant un alcool primaire, son oxydation très ménagée( ou avec oxydant en défaut) conduit à l’aldéhyde : butanal : CH3-CH2-CH2-CHO . L’oxydation ménagée du butan-1-ol avec oxydant en excès conduit à l’acide carboxylique : acide butanoïque : CH3-CH2 -CH2-COOH.
L’hydratation du but-2-ène (alcène symétrique) donne un seul produit qui est le butan-2-ol dont l’oxydation ménagée conduit à la cétone : butanone.
L’hydratation du méthylpropène (alcène dissymétrique avec double liaison en position 1 et dont l’un des atomes de carbone de la double liaison porte une ramification) conduit aux alcools suivants :
et
L’oxydation très ménagée du 2-méthylpropan-1-ol (avec oxydant en défaut) conduit à un aldéhyde :
2-méthylpropanal :
L’oxydation ménagée du 2-méthylpropan-1-ol avec l’oxydant en excès conduit à un acide carboxylique : l’acide 2-méthylpropanoïque :
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2-Les formules semi-développées et noms de tous les isomères de l’alcène suivant : C5H10. A : CH2=CH-CH2-CH2-CH3 : pent-1-ène ; B : CH3-CH=CH-CH2-CH3 : pent-2-ène A et B sont des isomères de position.
A et C , puis B et D sont des isomères de chaîne alors que Cet D sont des isomères de position.
C et F sont des isomères de position.
Le pent-2-ène possède deux isomères de configuration : (E)-pent-2-ène et (Z)-pent-2-ène.
L’hydratation du 2-méthylbut-2-ène conduit aux alcools suivants : et
L’oxydation du 2-méthylbutan-2-ol est impossible parce qu’il est un alcool tertiaire.
L’oxydation avec oxydant en défaut du méthylbutan-2-ol conduit à une cétone : 3-méthylbutanone de formule :
L’hydratation du 2-méthylbut-1-ène conduit aux alcools suivants :
et
L’oxydation très ménagée du 2-méthylbutan-1-ol conduit à un aldéhyde : 2-méthylbutanal de formule :
L’oxydation ménagée du 2-méthylbutan-1-ol avec oxydant en excès conduit à l’acide carboxylique :acide 2-méthylbutanoïque de formule :
L’hydratation du 3-méthylbut-1-éne conduit aux alcools suivants : C : CH2=C-CH2-CH3
178 et
L’oxydation très ménagée du 3-méthylbutan-1-ol conduit à un aldéhyde : 3-méthylbutanal de formule
L’oxydation ménagée du 3-méthylbutan-1-ol avec l’oxydant en excès conduit à l’acide carboxylique : acide 3-méthylbutanoïque de formule :
L’oxydation ménagée du 3-méthylbutan-2-ol conduit à une cétone : 3-méthylbutan-2-one de formule :
L’hydratation du pent-1-ène conduit aux alcools suivants : et
L’oxydation ménagée du pentan-1-ol avec oxydant en défaut conduit à l’aldéhyde : pentanal de formule :
CH3-CH2-CH2-CH2-CHO .
L’oxydation ménagée du pentan-1-ol avec l’oxydant en excès conduit à l’acide carboxylique : acide pentanoïque de formule : CH3-CH2-CH2-CH2-COOH.
L’oxydation ménagée du pentan-2-ol conduit à une cétone : pentan-2-one de formule : CH3-CO-CH2-CH2-CH3
L’hydratation du pent-2-ène conduit aux alcools suivants :
Le pentan-2-ol de formule : CH3-CH(OH)-CH2-CH2-CH3 et le pentan-3-ol de formule : CH3-CH2-CH2-CH(OH)-CH2-CH3
L’oxydation ménagée du pentan-2-ol conduit à une cétone : pentan-2-one de formule : CH3-CO-CH2-CH2-CH3
L’oxydation ménagée du pentan-3-ol conduit à une cétone : pentan-3-one de formule : CH3-CH2-CO-CH2-CH3
NB: L’hydratation du propène conduit à deux alcools : le propan-1-ol de formule: CH3-CH2 -CH2OH (alcool primaire minoritaire) et le propan-2-ol de formule CH3-CH(OH)-CH3(alcool secondaire majoritaire)
L’oxydation ménagée du propan-1-ol avec oxydant en défaut conduit à un aldéhyde : le propanal de formule CH3-CH2-CHO.
L’oxydation ménagée du propan-1-ol avec oxydant en excès conduit à un acide carboxylique : l’acide propanoïque de formule CH3-CH2-COOH.
L’oxydation ménagée du propan-2-ol conduit à une cétone : la propanone de formule CH3 -CO-CH3
NB : L’oxydation avec oxydant en défaut signifie exactement la même chose que l’oxydation très ménagée.
CH3- CH-CH2-COOH CH3
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-OH Pentan-1-ol
CH3-CH2-CH2-CH-CH3
Pentan-2-ol OH CH3- CH-CH2-CHO
CH3
CH3- CH - C-CH3
CH3 O 3-méthylbutanone
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BACCALAUREAT 2015 EXERCICE- 1 : CHIMIE ORGANIQUE
1-QCM :Choisir la bonne réponse parmi celles proposées ci-dessous : 1.1-La réaction d’un alcool avec un chlorure d’acyle est une réaction : (i)-athermique (ii)-limitée (iii)-rapide
1.2-Une amine primaire R-NH2 est un réactif : (i)-électrophile (ii)-nucléophile (iii)-acide 1.3-La réaction de saponification est : (i)-totale (ii)-limitée (iii)-rapide
2-Un acide carboxylique à chaine carbonée saturée à une masse molaire de 102 g.mol-1 2.1-Déterminer sa formule brute
2.2-Donner les formules semi-développées de tous les isomères de cet acide.
-Nommer chacun de ces isomères.
2.3-L’un de ces isomères est une molécule chirale. De quel isomère s’agit-il ? Justifier.
-Donner une représentation en perspective de ses deux isomères.
2.4-On fait réagir sur l’acide 2-méthylbutanoïque un agent chlorurant puissant, le pentachlorure de phosphore PCl5 pour former un composé organique B.
2.4.1-Ecrire l’équation-bilan de la réaction qui se produit.
-Nommer le produit organique formé.
2.4.2-Le composé B précédent est traité à froid par une solution de 2,3-diméthylbutan-2-ol.
-Ecrire l’équation-bilan de la réaction et préciser le type de réaction concerné.
- Nommer le produit organique formé.
2.4.3-Le même composé B est traité à froid par l’ammoniac.
-Donner la formule semi-développée et le nom du produit organique formé.
2.5-On fait maintenant agir sur l’acide 2- méthylbutanoïque un agent déshydratant puissant, l’oxyde de phosphore P4O10.
- Donner la formule semi-développée et le nom du produit organique formé -A quelle famille de produits appartient-il ?
Données : Masses molaires atomiques(en g.mol-1) :C :12 ; H :1 ; O :16.
EXERCICE-2 : CHIMIE GENERALE
On veut étudier la cinétique de la réaction entre la solution aqueuse de thiosulfate de sodium(2Na+ + S2O32-) et la solution aqueuse d’acide chlorhydrique (H3O+ + Cl-).
Pour cela, on verse 10 mL de solution d’acide chlorhydrique de concentration Co=0,5 mol.L-1. Il se dégage du dioxyde de soufre(SO2), et le mélange blanchit progressivement par la
formation du soufre solide.
1-Ecrire l’équation-bilan de la réaction qui se produit.
2-L’étude de l’évolution de la formation du soufre en fonction du temps conduit à la courbe ci-contre, où ns
représente la quantité de matière soufre formé.
2.1-Déterminer la valeur limite de ns. -Quel est le réactif en excès ?
2.2-Définir la vitesse moyenne de formation du soufre, et calculer sa valeur entre les instants to =0 et t1=1,5 min.
2-3-Calculer la vitesse instantanée de formation du soufre à la date t1=1,5 min.
2.4-A partir de la courbe ci-dessus, donner l’allure de la courbe de disparition du thiosulfate de sodium.
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3-On reprend l’expérience précédente avec une nouvelle solution d’acide chlorhydrique de concentration molaire C2=3 mol.L-1,tout en conservant les mêmes volumes de réactifs et la concentration molaire de la solution de thiosulfate de sodium.
3.1-Dire, en justifiant la réponse, si la valeur limite ns trouvée à la question 2.1 est modifiée.
3.2-La vitesse de formation du soufre est-elle également modifiée ? EXERCICE-3 : ACIDES ET BASES
1-QCM : Choisir la bonne réponse parmi celles proposées ci-dessous : 1.1-Dans le couple H2O/HO-, l’eau est un acide :
(i)-fort ; (ii)-faible ; (iii)-indifférent
1.2-Entre deux acides faibles, le plus fort est celui qui a :
(i)-le plus grand pKa ; (ii)-le plus petit Ka ; (iii)-le plus petit pKa
2-A 25°C, on prépare 100 mL d’une solution S, en diluant 10 fois un volume de vinaigre(dont l’acide éthanoïque est l’élément essentiel). On dose ensuite 10 mL de la solution S par une solution decimolaire d’hydroxyde de sodium. Les valeurs du pH de la solution sont données par un pH-mètre.
La courbe de variation du pH de la solution en fonction du volume V de la solution basique versée est donnée ci-contre.
2.1-Ecrire l’équation-bilan de la réaction de dosage.
2.2-Définir l’équivalence acido-basique 2.2.1-Déterminer, par la méthode des tangentes , les coordonnées du point d’équivalence
2.2.2-A l’équivalence :
-Quelles sont les espèces chimiques majoritaires ?
-La solution est-elle acide ou basique ? Justifier.
2.3-Déterminer la concentration molaire C en acide éthanoïque de la solution S.
-En déduire la concentration Co en acide éthanoïque du vinaigre.
2.4-Déterminer graphiquement le pH de la solution à la demi-équivalence du dosage.
-Donner trois propriétés particulières de la solution à la demi-équivalence.
-Comment appelle-t-on ce type de solution ?
2.5-Montrer comment préparer 100 mL de solution de pH =4,8 à partir d’une solution d’hydroxyde de sodium de concentration Cb=1,0.10-1 mol.L-1 et une solution d’acide éthanoïque de même concentration. Préciser le volume de chaque solution.
Données : pKa(CH3COOH/CH3COO-)=4,8 EXERCICE-4 : TYPE EXPERIMENTAL
On introduit dans un ballon 12,2 g d’acide benzoïque, 40 mL de méthanol, 3 mL d’acide sulfurique concentré et quelques grains de pierre ponce. On réalise ensuite un montage à reflux sous la hotte et on chauffe doucement pendant une heure.
1-Ecrire l’équation-bilan de la réaction qui a lieu, et donner deux de ses caractéristiques.
2-Dans cette expérience, quel est le rôle de chacun des éléments suivants : (a)-Montage à reflux ; (b)-Hotte ; (c)-Acide sulfurique ; (d)-Pierre ponce.
3-Montrer que l’un des réactifs est en excès.
-Quel intérêt y a-t-il à utiliser un réactif en excès ?
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4-Après refroidissement, on verse le contenu du ballon dans uns ampoule à décanter contenant 50 mL d’eau froide. On obtient alors deux phases. Celle qui contient le produit a une masse m=10,2g.
4.1-Faire le schéma d’une ampoule à décanter avec les deux phases ci-dessus que l’on précisera.
4.2-Quelle serait la masse d’ester obtenue si la réaction était totale ? -En déduire le rendement de la réaction.
Données : tableau de solubilité dans l’eau et des masses volumiques des composés :
Composé Masse volumique
Benzoate de méthyle 1,1 Insoluble 136
Données : Masses molaires atomiques(en g.mol-1) :C :12 ; H :1 ; O :16.
CORRIGE DU SUJET DE CHIMIE DU BACCALAUREAT 2015