THEME 1 : LA CHIMIE ORGANIQUE SERIE 1: LES ALCOOLS
EXERCICE 1 : NOMENCLATURE ET FORMULES DES ALCOOLS A. Ecrire les formules semi-développées des composés suivants : a) 2-méthylbutan-1-ol
b) 3,4-diméthylpentan-2-ol c) 2,3,4-triméthylpentan-3-ol d) 2-éthyl-3-méthylbutanal e) 2,3-diméthylpentan-3-one f) éthane-1,2-diol
B. Nommer les molécules suivantes
EXERCICE 2 : HYDRATATATION D'ALCENES - PREPARATION D’ALCOOLS
L'addition d'eau a un alcène A conduit à un ou plusieurs alcools noté B. Ce dernier contient en masse 21 % d'élément oxygène CnH2n + H2O donne CnH2n+2O
1) Quelle est la formule brute de B ?
2) L'alcool P contient un carbone asymétrique. Identifier B.
3) Quels alcènes conduisent à B par addition d'eau ? EXERCICE 3 : DESHYDRATATION D’UN ALCOOL
1°) On déshydrate le 3-méthylbutan-2-ol. Donner la formule et le nom du composé A obtenu sachant que la liaison éthylénique n’est pas en bout de chaîne.
2°) On réalise l’hydratation de A. Donner le nom et la formule du composé B obtenu majoritairement.
3°) a) Ecrire les formules semi-développées de tous les isomères alcools du butan-2-ol.
b) Montrer que sa déshydratation conduit à un mélange de deux alcènes dont l’un est nettement majoritaire.
EXERCICE 4 : FERMENTATION ALCOOLIQUE
On veut préparer 10 L de vinaigre d’alcool à 10° par fermentation alcoolique du jus de pomme.
Calculer la masse de glucose contenue dans la pomme en admettant que le rendement de la transformation du sucre en alcool est de 90%.
Données : masse volumique de l’alcool : 0,79 g.cm-3.
Définition : Le degré alcoolique d’une solution alcoolique correspond au nombre de litres de l’alcool pur contenus dans 100 L de solution.
EXERCICE 5 : CIDRE : BRUTE OU SEC ?
Le cidre est obtenu par fermentation du jus de pomme. Son appellation dépend de sa teneur en éthanol, exprimée en degrés : il est doux jusqu’à 3 degrés, brut de 3 à 4,5 degrés et sec au-delà.
Afin de vérifier l’appellation d’un cidre, on dose l’éthanol qu’il contient par une solution de dichromate de potassium à 0,5 mol-1 acidifié par de l’acide sulfurique. L’éthanol est totalement oxydé en acide éthanoïque par réaction qui met en jeu 3 moles d’éthanol pour 2 moles d’ion dichromate, Cr2 .
L’oxydation complète de l’éthanol contenu dans 10 ml de cidre nécessite 11,2 ml de solution de dichromate de sodium.
a) Calculer la concentration d’éthanol dans le cidre.
b) En déduire le degré alcoolique du cidre étudié.
c) Ce cidre porte la mention « cidre brut ». Est - ce vrai Donnée : masse volumique de l’éthanol : 790 kg/m-3.
Définition : On appelle degré alcoolique d’une solution alcoolisée, le volume (exprimé en cm3) d’éthanol pur présent dans 100 cm3 de la boisson considérée.
EXERCICE 6 : DEGRE D’ACIDITE D’UN VINAIGRE
Une bouteille de vin blanc titrant 9° (voir la définition du degré alcoolique) a été laissée ouverte à l’air.
L’oxydation lente, mais totale, de ce vin par le dioxygène de l’air l’a transformé en vinaigre. En conséquence, le pH du milieu est passé de 3 à 2.
Pour doser 20 cm3 de ce vinaigre à l’aide d’une solution d’hydroxyde de sodium à 2 mol. l-1, en présence de phénolphtaléine, il faut verser 17 cm3 de solution de soude.
a) Calculer la quantité de matière totale d’acide présent dans l’échantillon de vinaigre.
b) Comparer cette quantité à la quantité d’éthanol initialement présent dans un même volume du vin blanc d’origine. Justifier ce résultat.
c) On entend par degré d’acidité d’un vinaigre son acidité totale exprimée en grammes d’acide éthanoïque pour 100 g de vinaigre. Calculer le degré d’acidité du vinaigre étudié sachant que sa densité par rapport à l’eau, mesurée à l’aide d’un densimètre, est de 1,02.
EXERCICE 7 : UN NOUVEAU CARBURANT : L’ESSENCE A L’ETHANOL
Un arrêté ministériel paru au journal officiel du 17 septembre 1987 autorise l’incorporation d’éthanol dans les essences utilisées par les automobiles. L’arrêté limite à 5% (en volume) la proportion d’éthanol
autorisé.
Afin de vérifier si un carburant contenant de l’éthanol est conforme à la législation , on le fait réagir avec du permanganate de potassium en milieu acide. Seul l’éthanol est oxydé : il donne de l’acide éthanoïque, la réaction s’effectuant à raison de 5 moles d’éthanol pour 4 moles de permanganate Mn . En traitant 10ml de carburant, on constate que l’oxydation est terminée après addition de 5,6.10-3 moles de permanganate de potassium.
a) Calculer la concentration en quantité de matière de l’éthanol dans le carburant.
b) Ce carburant est –il conforme à la législation ? Données : masse volumique de l’éthanol : 790 kg/m-3. EXERCICE 8 : ALCOOTEST : UNE TECHNIQUE PAS SORCIERE
Un alcootest est constitué d’un tube de verre gradué ayant 8 cm de long et contenant 11,6.10-6 mol de dichromate de potassium acidifié déposé sur un support inerte. Un ballon en plastique de capacité 1l, fixé à l’une de ses extrêmités, doit être gonflé par l’utilisateur, qui souffle par l’autre extrêmité du tube. Lorsque l’aie expire est chargé de vapeurs d’éthanol, l’oxydation totale de cet alcool en acide éthanoïque provoque le virage de l’orangé au vert de tout ou partie du contenu du tube. Le repère situé à la moitié du tube est atteint pour une alcoolémie de 0,8 g. l-1 d’éthanol dans le sang.
a) Sachant que la réaction se fait à raison de 3 moles d’éthanol pour 2 moles d’ion dichromate, Cr2 , calculer la quantité d’éthanol par litre d’air correspondant à une alcoolémie de 0,8 g. l-1.
b) Un automobiliste a fait virer un alcootest sur une longueur de 5,5 cm ; déterminer son alcoolémie sanguine.
c) Sachant que le taux d’alcoolémie diminue en moyenne de 0,15 g. l-1 par heure, combien de temps devra – t – il attendre avant de pouvoir reprendre la route, son alcoolémie étant inférieure au maximum autorisé, c'est-à-dire 0,8 g. l-1 ?
EXERCICE 9 : OXYDATION MENAGEE
a) Donner les formules semi-développées et les noms des produites éventuellement formés au cours des réactions :
b) butan-2-ol→ … ? (oxydant : Cr2O72- ; H3O+) c) méthylpropan-1-ol→ ... (Cr2O72- en excès ; H3O+) d) diméthylpropanol→...?(catalyseur : Cu ;300°C) e) hexan-1-ol → … ? (CrO en défaut ; H O+ )
EXERCICE 10 : OXYDATION MENAGEE ET COMBUSTION
1) Oxydation ménagée de l'éthanol (oxydant en défaut). Ecrire l'équation bilan de la réaction. Quel est le nom du produit ? Comment peut-on mettre en évidence sa présence ?
2) Combustion complète de l'éthanol. Ecrire l'équation bilan de cette réaction.
3) On effectue la combustion incomplète dans les CNTP de 4 moles de propanone dans un volume de dioxygène de 67,2L.
3.a - Ecrire l'équation bilan de la réaction.
3.b - En déduire le nombre de moles des réactifs restant et des produits formés.
3.c - Trouver la masse de carbone formé lors de cette combustion.
EXERCICE 11 : OXYDATION BRUTALE
On effectue la combustion dans les CNTP de 4 moles de propanone dans un volume de dioxygène de 67,2L.
1) Montrer que cette combustion est incomplète.
2) Ecrire l'équation bilan de la réaction.
3) Quel est le nombre de moles des réactifs restant et des produits formés.
4) Trouver la masse de carbone formé lors de cette combustion.
EXERCICE 12 : DETERMINATION D’UN ALCOOL
Un alcool A, à chaine saturée, a pour masse molaire M = 74 g/mol.
1. Déterminer sa formule brute.
2. L’un de ces isomères (A1) subissant une oxydation ménagée par une solution aqueuse de dichromate de potassium, en milieu acide, donne un corps B qui réagit avec la 2,4-DNPH mais sans action sur le réactif de Schiff.
2.1. Identifier l’alcool A1 en précisant son nom et sa classe.
2.2. Quelles sont la fonction chimique et la formule semi-développée du corps B ? 2.3. Ecrire l’équation-bilan de la réaction d’oxydation ménagée de A1.
3. Dans un tube placé à une température constante, et en présence de traces d’acide sulfurique, on introduit 5 millimoles d’acide éthanoïque (acide acétique) et 5 millimoles de l’alcool A1.
3.1. Ecrire l’équation-bilan de la réaction qui se déroule dans le tube. Quelles sont ses caractéristiques ? 3.2. On attend suffisamment longtemps pour considérer que la réaction n’évolue plus et on dose l’acide restant par une solution d’hydroxyde de sodium de concentration massique 4 g/L. L’équivalence est atteinte après qu’on ait versé 20 mL de la solution basique. Calculer le pourcentage d’acide éthanoïque estérifié.
EXERCICE 13 : SYNTHESE D’UN ESTER (Extrait Bac D oct. 89 ex Bac S2) 1) On considère un acide carboxylique à chaîne saturée (A) et un alcool saturé B.
n étant le nombre d'atomes de carbone dans le radical R fixé au groupement fonctionnel carboxylique et n' le nombre d'atomes de carbone dans le radical R' fixé au groupement de la fonction alcool.
Exprimer, respectivement, les formules générales de (A) et (B) en fonction de n et n'.
2) (A) est estérifié par (B) ; à partir des formules déterminées au 1), écrire l'équation de cette réaction, en explicitant en fonction de n et n’ la formule semi-développée de l’ester (E).
3) Pour n = 3, la masse molaire de l’ester est M = 130 g.mol-1. En déduire n’ et préciser la formule brute de (E).
4) En réalité, (A) possède une chaîne saturée avec une ramification. Quant à (B), son oxydation ménagée donne un composé (C) qui donne un précipité jaune avec la 2,4-dinitrophénylhydrazine (D.N.P.H) et ne rosit pas le réactif de Schiff.
4.a - Écrire, alors, l’équation de la réaction d’estérification de (A) et (B), en utilisant les formules semi- développées.
4.b – Donner les noms de A, B, C et E.
EXERCICE 14 : HYDROLYSE D’UN COMPOSE ORGANIQUE
L'hydrolyse de A (C9H10O2 ) conduit à un acide carboxylique C et à un alcool D.
1) Quelle fonction chimique possède A ?
2) La formule de C est C2H4O2. Donner son nom et écrire sa formule semi -développée.
3) Quelles sont les caractéristiques de la réaction ci-dessus ?
4) Quelle est la formule brute de D, Il s'agit d'alcool benzylique, écrire sa formule semi-développée.
5) Ecrire la formule semi-développée de A.
EXERCICE 15 : DETERMINATION D’UN ALCOOL
Par oxydation ménagée d’un composé organique A on obtient un composé B qui donne un précipité jaune avec la DNPH et fait rosir le réactif Schiff.
a)En déduire la nature de A et de B et donner les formules générales de ces deux corps.
b) On ajoute à B une solution de dichromate de potassium en milieu acide, la solution devient verte et on obtient un composé organique C. Donner en justifiant votre réponse la formule générale de C.
e) C peut agir sur A ; on obtient alors du propanoate de propyle.
-En déduire les formules semi développées des composés de A, B et de C et indiquer les noms de ces trois composés.
-Ecrire l’équation bilan qui a permis d’obtenir C à partir de B EXERCICE 16 : SYNTHESE SUR LES ALCOOLS
1°) La déshydratation et l’hydratation d’un alcool a)On déshydrate le 3-méthylbutan-2-ol.
Donner la formule et le nom du composé A obtenu sachant que la liaison éthylénique n’est pas en bout de chaîne.
b)On réalise l’hydratation de A. Donner le nom et la formule du composé B obtenu majoritairement.
2°) le butan-2-ol et ses isomères
a) Ecrire les formules semi-développées de tous les isomères alcools du butan-2-ol.
b) Montrer que sa déshydratation conduit à un mélange de deux alcènes dont l’un est nettement majoritaire.
3°)l’oxydation ménagée d’un alcool
c) L’action du 3-méthylbutan-2-ol sur le permanganate de potassium donne un composé C.
Ecrire les demi-équations électroniques des couples conduisant à la préparation de C Ecrire l’équation générale.
On donne : MnO4-(aq) / Mn2+(aq)
4°) Estérification du butan-2-ol - Isomères de l'ester formé
a)L'action de (B) sur l'acide propanoïque (D) conduit à la formation d'un ester (E).
Écrire l'équation de la réaction. Donner ses caractéristiques.
b) A partir de la formule semi-développée de (E), qu'on explicitera, le nommer en expliquant le procédé utilisé pour la nomenclature des esters.
c)Écrire la formule semi-développée d'un ester isomère de (E) et le nommer.
EXERCICE 17 : ALCOOLS DANS L’INDUSTRIE DES DETERGENTS (Extrait Bac S2 2007)
Les alcools sont présents dans la nature, ils entrent dans la constitution de divers organes végétaux et animaux. Ils sont d’une importance toute particulière dans le monde industriel avec la préparation de détergents et autres composés tensioactifs.
Au laboratoire, ils sont principalement utilisés comme solvants et comme intermédiaires de synthèse.
Aldéhydes, cétones, acides carboxyliques, esters…autant de composés qui peuvent être obtenus des alcools.
1. Au cours d’une séance de travaux pratiques on veut identifier trois alcools notés A, B et C. On donne trois formules moléculaires brutes C2H6O ; C3H8O et C4H10O.
Chacune de ces formules peut être celle de l’alcool A, de l’alcool B ou de l’alcool C.
Pour identifier ces alcools on a réalisé les tests suivants :
Premier test :On fait l’oxydation ménagée des alcools à l’aide du dichromate de potassium en milieu acide et on constate que :
- A ne donne pas de réaction.
- B et C réagissent pour donner respectivement les produits organiques B’ et C’.
Deuxième test :Les produits B’ et C’ donnent avec la dinitrophénylhydrazine (DNPH) un précipite jaune ; mais seul B’ rosit le réactif de Schiff.
2.Donner, en justifiant, les fonctions chimiques de B’ et C’ (0,50 point) 3.En déduire les classes des alcools A, B et C. (0,75 point)
4.Identifier les alcools en donnant leurs formules semi-développées et leurs noms.(0,75 point) 5.Ecrire les demi-équations électroniques des couples B’/B et Cr2O72-/Cr3+ puis l’équation-bilan de la réaction de B avec l’ion dichromate. (0,75 point)
EXERCICE 18 : COMPOSES OXYGENES ET PARFUMERIES (Extrait Bac S1 S3 2007)
Le développement de la chimie organique de synthèse, à la fin du XIXe siècle, a conduit à des substances d’odeurs attrayantes qui ont eu une grande influence sur la parfumerie. Les substances odorantes appartiennent à des familles très diverses de composés chimiques : alcools, aldéhydes, cétones ou esters.
Parmi ces derniers, on peut citer l’acétate de benzyle présent dans l’essence de jasmin et le salicylate de méthyle constituant principal de l’essence de Wintergreen extraite de certaines plantes.
1.1 Pour chaque famille de composés citée dans le texte écrire la formule du groupement fonctionnel puis donner un exemple de composé (formule semi-développée et nom) de la famille. (01 point) 1.2 La formule semi-développée de l’acétate de benzyle est :
De quel acide et de quel alcool dérive l’acétate de benzyle ? Ecrire l’équation-bilan de la préparation de l’acétate de benzyle
à partir de ces composés et préciser les caractéristiques de cette réaction. (0,50 point)
1.3 Un laborantin prépare le salicylate de méthyle par réaction de l’acide salicylique (ou acide 2-hydroxybenzoïque HO-C6H4-COOH) avec le méthanol.
Pour ce faire, il introduit dans un ballon une masse de 13,7 g d’acide salicylique, un volume de 12 mL de méthanol et quelques gouttes d’acide sulfurique concentré. Il procède au chauffage pendant une heure.
La réaction terminée, le mélange est refroidi puis séparé. Après séchage de la phase organique, une masse de 11,4 g de salicylate de méthyle est obtenue.
1.3.1 Ecrire l’équation- bilan de la réaction. (0,25 point)
1.3.2 Déterminer le réactif limitant ou réactif en défaut. (0,50 point)
1.3.3 Quel est le rôle de l’acide sulfurique ? Et pourquoi chauffe t-on ? (0,25 point) 1.3.4 Calculer le rendement de cette préparation. (0,5 point)
Données : M(acide salicylique) =138 g/mol ; M(CH3OH) = 32 g/mol
M(salicylate de méthyle) = 152 g/mol Masse volumique du méthanol : ρ = 0,80 kg. L-1. EXERCICE 19 :ESTERIFICATION DIRECTE ET INDIRECTE ( Extrait BAC S1S3 2002) Données : Masses molaires en g.mol-1 : H : 1 ; C : 12 ; O : 16
Soit un alcool noté B dont la formule brute est C5H12O.
2.1- Donner les 8 formules semi-développées des différents alcools ayant la formule brute C5H12O et préciser leur nom. (0,5 point)
2.2- Des analyses montrent que la molécule de B est ramifiée et chirale. Aussi l'oxydation ménagée de B par le permanganate de potassium en milieu acide donne, entre autres, un acide carboxylique.
2.2.1- Montrer, en justifiant votre réponse, que B est le 2- méthylbutan-1-ol (0,25 point) 2.2.2- Qu'appelle-t-on atome de carbone asymétrique ?
Indiquer l'atome de carbone asymétrique dans la formule semi-développée de B. (0,25 point) 2.2.3- Représenter les énantiomères correspondant à B. (0,25 point)
2.2.4- Donner la formule semi-développée et le nom de l'acide carboxylique obtenu par oxydation ménagée de B. Ecrire les demi-équations puis l'équation-bilan de la réaction d'oxydation ménagée de l'alcool B par l'ion permanganate en milieu acide.(0,5 point)
2.3 On fait réagir l'acide éthanoïque avec l'alcool B.
2.3.1- Ecrire l'équation bilan de la réaction et nommer le produit organique obtenu à la fin de la réaction.
Préciser les caractères de cette réaction. (0,25 point)
2.3.2- Les masses utilisées de l'acide éthanoïque et de l'alcool B sont respectivement mA= 15 g et mB=22 g.
Calculer la masse du produit organique obtenu à la fin de la réaction sachant que le rendement de la réaction est 66,7 %. (0,5 point)
2.4- Il existe des méthodes plus avantageuses pour préparer le produit organique obtenu à la question 2.3.
Lesquelles ? En quoi sont-elles plus avantageuses ? Ecrire l'équation bilan de la réaction correspondant à l'une de ces méthodes. (0,5 point)
SERIE 2 : LES AMINES
EXERCICE 1 : NOMENCLATURE ET FORMULES DES AMINES
A. Donner les formules semi-développées des amines de formules brutes C4H11N. Préciser leur classe et leur noms
B. Écrire les formules semi-développées des composés suivants : a) méthylamine ou méthanamine
b) 2-éthylbutylamine c) N,N-diméthyléthanamine d) cyclohexylamine
e) isopropylamine (ou 1-méthyléthylamine) f) N-méthylpentan-3-amine
g) iodure de tétraméthylammonium
h) bromure de diméthyl-éthyl-phénylammonium i) diphénylamine
j) N-méthylpropanamine
C. Nommer les composés suivants :
EXERCICE 2 : PROPRIETES CHIMIQUES DES AMINES
Compléter les équations des réactions chimiques suivantes. On écrira les formules semi-développées on les nommera les composées intervenant dans chaque réaction.
a) CH3— CH2 — NH2+ CH3— I → b) CH3— CH2 — NH2+Cu2+aq→
c) CH3— CH2 — NH — CH3+ CH3— CH2 —I → d) diméthylamine + eau→
e) On envoie un courant d'ammoniac en excès dans une solution contenant de l’iodométhane. Quels sont tous les composés qui sont susceptibles de se former dans le milieu réactionnel ?
EXERCICE 3 : FORMULE BRUTE ET CLASSES DES AMINES
Trouver la formule brute des amines CxHyN. x et y étant des nombres entiers.
Cette formule brute est-elle la même dans le cas d'une amine primaire, secondaire, tertiaire ? On considère une amine primaire à chaîne carbonée saturée possédant n atomes de carbone.
1) Exprimer en fonction de n le pourcentage en masse d'azote qu'elle contient.
2) Une masse m = 15 g d'une telle amine contient 2,9 g d’azote.
2.a- Déterminer la formule brute de l’amine.
2.b- Ecrire les formules développées des isomères possibles des monoamines primaires compatibles avec la formule brute trouvée.
3) On considère la monoamine à chaîne carbonée linéaire non ramifiée.
3.a- Ecrire l’équation de la réaction de cette monoamine primaire avec l’eau.
3.b- On verse quelques gouttes de phénolphtaléine dans un échantillon de la solution préparée.
Quelle est la coloration prise par la solution ?
(On rappelle que la phénolphtaléine est incolore en milieu acide et rose violacée en milieu basique)
EXERCICE 4 : DETERMINATION DE LA FORMULE D’UNE AMINE AROMATIQUE
On considère une amine aromatique de formule générale CxHyN ne comportant qu'un seul cycle.
1) Exprimer x et y en fonction du nombre n d'atomes de carbone qui ne font pas partie du cycle.
2) La microanalyse d'une telle amine fournit, pour l’azote, un pourcentage en masse de 13,08 %.
2.a- Déterminer n.
2.b- Ecrire les formules développées des différents isomères et donner leurs noms.
3) L’un des isomères est une amine secondaire. Quels produits obtient-on lorsqu'on le traite par de l’iodométhane ? On supposera que l’amine de départ est en excès.
Indication : La réaction se poursuit jusqu’à la formation de l’amine tertiaire correspondant.
EXERCICE 5 : DETERMINATION DE LA FORMULE D’UNE AMINE
1) En combien de classes les amines peuvent-elles être réparties ? Donner un exemple de chaque classes en précisant le nom du corps.
Etablir la formule générale des amines, identique pour toutes les classes.
2) Soit une amine tertiaire A. Par action sur du 1-iodobutane en solution dans l'éther, on obtient un précipité blanc , l'analyse de ce corps montre qu'il s'agit d'un solide ionique chiral.
2.a- Ecrire l'équation de la réaction.
2.b- Quelle propriété des amines cette réaction met-elle en évidence ?
2.c- Que pouvez-vous en déduire concernant les groupes alkyles liés à l'azote dans le solide ionique chiral ? 3) Une solution aqueuse de l'amine A, de concentration molaire C = 0,2 mol.L-1, a été obtenue en dissolvant 20,2 g d'amine pour 1 L de solution.
En déduire sa masse molaire, sa formule brute, et sa formule semi-développée. Quel est son nom ? EXERCICE 6 : DETERMINATION DE LA FORMULE D’UNE AMINE
Une amine A de formule brute C4H11N réagit sur l'iodoéthane en au moins deux étapes.
1) Que peut-on en conclure quant à la classe de l'amine ?
2 Lors de l'action de l'iodoéthane sur A, on constate qu'une mole de A peut fixer deux moles d'iodoéthane.
La classe de l'amine est-elle totalement déterminée ? Quelles sont les formules semi-développées possibles pour l'amine A ?
3) Quand on fait réagir un excès d'iodométhane sur l'amine A, on obtient un composé de formule : [(CH3)3N - CH2- CH2 – CH3]+ I-
.
En déduire la formule semi-développée de A.
4) L'amine a-t-elle des propriétés acido-basiques ? Si oui, quelle en est l'origine ? Quel produit obtient-on par action de A sur une solution de chlorure d'aluminium ?
EXERCICE 7 : (Extrait Bac S2 2009)
Sur l’étiquette d’un flacon contenant une solution S0 d’une monoamine primaire d’un laboratoire, les indications relatives à la densité d et à la formule chimique sont illisibles. Seul le pourcentage en masse d’amine pure de la solution S0 est lisible, soit P = 63%. Cette indication signifie qu’il y a 63 g d’amine pure dans100 g de la solution S0.
Un groupe d’élèves, sous la supervision de leur professeur, entreprend de déterminer les informations illisibles sur l’étiquette de ce flacon. Ils font les trois expériences décrites ci-après :
Expérience 1 : avec une balance de précision, ils mesurent la masse m0 d’un volume V0 = 10 cm3 de la solution S0 et trouvent m0 = 7,5 g.
Expérience 2 : Ils diluent un volume Vp = 10 cm3 de la solution S0 dans une fiole jaugée de 1 L et obtiennent ainsi une solution S1.
Expérience 3 : Ils dosent un volume V1 = 10 cm3 de la solution S1 par une solution d’acide chlorhydrique de concentration molaire volumique Ca = 0,040 mol.L-1 en présence d’un indicateur coloré. Pour atteindre l’équivalence, ils ont versé un volume Va = 20 cm3 d’acide.
2.1 A partir des résultats de l’expérience 1, calculer la masse volumique ρ0 de la solution S0 ; le résultat sera exprimé en g. cm-3 puis en g. L-1. En déduire la valeur de la densité d. (0,5 pt)
2.2 On s’intéresse à l’expérience 3.
2.2.1 Faire un schéma légendé du dispositif de dosage. (0,25 pt)
2.2.2 En notant l’amine par la formule R – NH2, écrire l’équation-bilan de la réaction chimique support du dosage. (0,25 pt)
2.2.3 Calculer la concentration C1 de la solution S1, puis, en déduire la concentration C0 de la solution S0.
2.2.4 Expliquer pourquoi les élèves ont eu besoin de réaliser l’expérience 2 au lieu de doser directement la solution S0. (0,25 pt)
2.3
2.3.1 Montrer que la concentration C0 de la solution S0 est donnée par : C0 =
, relation où M est la masse molaire de l’amine. (0,5 pt)
2.3.2 En déduire la masse molaire de l’amine en g.mol-1. (0,25 pt)
2.3.3 Déterminer la formule brute, la formule semi-développée et le nom de la monoamine primaire sachant que sa molécule est telle que l’atome de carbone lié à l’atome d’azote est également lié à deux autres atomes de carbone. (0,75 pt)
Données : Constante d’acidité : masse volumique de l’eau ρe = 1 g.cm-3 = 103 g. L-1
SERIE 3 : LES ACIDES CARBOXYLIQUES
Masses molaires en g.mol-1 : M(H) = 1 ; M(C) = 12 ; M (N) = 14 ; M(O) = 16.
EXERCICE 1 : NOMENCLATURE ET PREPARATION DE DERIVES D’ACIDES CARBOXYLIQUES Indiquer pour chacune des réactions suivantes le nom et la formule semi-développées des composés représentés par les lettres A, B, C, D, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L et M.
a) Chlorure de propanoyle + A → propanoate de méthyle + B b) Acide benzoïque + SOCl2 → SO2 + HCl + C
c) Ethanoate de propyle + D → éthanoate de sodium + propan-1-ol d) Acide éthanoïque + chlorure d'éthanoyle → E + HCl
e) Chlorure d'éthanoyle + N-méthyléthylamine → F + G f) Anhydride éthanoïque + aniline → H + I
g) Chlorure d'éthanoyle+ éthanoate de sodium → (Na+ ; Cl-) + J h) Anhydride éthanoïque + méthanol → acide éthanoïque + K i) Acide 2-méthylpropanoïque + PCl5 → L + POCl3+ HCl
j) Acide éthanoïque + P2O5 → M+ 2 HPO3
EXERCICE 2 : OXYDATION MENAGEE DES ALCOOLS - SYNTHESEDE DERIVES D’ACIDES CARBOXYLIQUES (Extrait Bac D 93 actuel Bac S2)
On dispose d'un alcool A de formule C4H10O
1) A peut donner un corps B pouvant réduire la liqueur de Fehling et donner une réaction de précipitation avec la dinitrophénylhydrazine (DNPH).
1.a- Donner le nom et la formule de B sachant que sa chaîne est linéaire.
1.b- Quel est le nom et la classe de l'alcool A ?
2) Par oxydation énergique B peut donner C. Donner le nom et la formule de C.
3) C réagit avec le chlorure de thionyle (SOCl2 ) en donnant un corps D. Quel est le nom du corps D ? Donner l'équation de la réaction ?
4) Deux molécules du corps C, en présence d'un déshydratant efficace tel que P4O10, peuvent donner un corps E. Quelle est la formule semi-développée de E ?
5) On peut obtenir un ester soit : a) – par action de D sur A
b) – par action de E sur A
Écrire les équations des réactions.
EXERCICE 3 : DECARBOXYLATION D’UN ACIDE CARBOXYLIQUE - PREPARATION DE DERIVES D’ACIDES CARBOXYLIQUES
(D’après Bac D 93 actuel Bac S2)
On considère une solution A d'acide 2-méthylbutanoïque.
1) Donner la formule développée de cet acide. Par décarboxylation en présence d’alumine, on obtient un produit B qui donne une réaction de précipitation avec la DNPH et ne réduit pas le réactif de Schiff. Donner la formule semi-développée et le nom de B.
2) Sur la solution A on fait agir une solution de chlorure de thionyle et on obtient, entre autre, un produit organique C.
Donner la formule semi-développée de C en mettant en exergue son groupement fonctionnel.
Quel est le nom de la fonction chimique mise en évidence ? Donner le nom de C.
(L'écriture de l’équation de la réaction chimique n'est pas demandée).
3) Lorsqu'on fait agir une solution de C sur du méthanol, on obtient entre autre, un composé organique D.
3.a - Écrire l'équation chimique correspondante, donner la formule semi-développée de D et préciser le nom de sa fonction chimique.
3.b - Comparer cette réaction à celle de A sur le méthanol et conclure.
EXERCICE 4 : ETUDE DU BUTAN-2- OL ET DE SON ESTERIFICATION (Extrait Bac D 95actuel Bac S2) 1) Le butan-2-ol
1.a- Écrire sa formule semi-développée et préciser à quelle classe d'alcool il appartient.
1.b- Donner les formules semi-développées de deux isomères du butan-2-ol n'appartenant pas à la même classe que lui et étant, eux-mêmes, de classes différentes.
1.c- La molécule du butan-2-ol est-elle chirale ? Pourquoi ? Représenter alors, en perspective, les deux formes énantiomères.
2) Estérification du butan-2-ol - Isomères de l'ester formé
2.a- L'action de (A) sur l'acide propanoïque (B) conduit à la formation d'un ester (E).
Écrire l'équation de la réaction. Donner ses caractéristiques.
2.b- A partir de l'anhydride propanoïque ou du chlorure de propanoyle, proposer une méthode d'obtention plus rapide et plus complète et écrire l'équation de la réaction correspondante.
3) A partir de la formule semi-développée de (E), qu'on explicitera, le nommer en expliquant le procédé utilisé pour la nomenclature des esters.
Écrire la formule semi-développée d'un ester isomère de (E) et le nommer.
EXERCICE 5 : TESTS D’IDENTIFICATION DES PRODUITS D’OXYDATION MENAGEE (Extrait Bac D 91 actuel Bac S2)
Préparation de dérivés d’acides carboxyliques
N.B. : La solution de dichromate de potassium utilisée, en milieu acide, est "jaune orange."
Quatre flacons contiennent respectivement un alcool, un aldéhyde, une cétone et un acide carboxylique.
1) Se proposant d'identifier les produits, on effectue les tests conformément au tableau ci-dessous
Déterminer, justification à l'appui, les fonctions chimiques de A, B, C et D.
2) En faisant réagir du dichromate de potassium en milieu acide sur B, on obtient C et A.
2.a- Sachant que B est un composé à radical alkyle de trois atomes de carbone, donner les formules semi- développées et les noms de A, B, C.
2.b- On considère la formation de C à partir de B par action, en milieu acide, du dichromate de
potassium. Écrire les demi-équations électroniques des couples Cr2O72-/Cr3+ et C/B ; en déduire l'équation résumant la réaction d'oxydoréduction.
3) Par action de PCl5 ou de SOCl2 sur A, on obtient E. Écrire l'équation de la réaction dans chacun des cas et expliciter la formule semi-développée et le nom de E.
4) Comparer les réactions de A sur B et de E sur B et conclure.
EXERCICE 6 : SYNTHESE D’UN ESTER (Extrait Bac D oct 89 actuel Bac S2) 1) On considère un acide carboxylique à chaîne saturée (A) et un alcool saturé B.
n étant le nombre d'atomes de carbone dans le radical R fixé au groupement fonctionnel carboxylique et n' le nombre d'atomes de carbone dans le radical R' fixé au groupement de la fonction alcool.
Exprimer, respectivement, les formules générales de (A) et (B) en fonction de n et n'.
2) (A) est estérifié par (B) ; à partir des formules déterminées au 1), écrire l'équation de cette réaction, en explicitant en fonction de n et n’ la formule semi-développée de l’ester (E).
3) Pour n = 3, la masse molaire de l’ester est M = 130 g.mol-1. En déduire n’ et préciser la formule brute de (E).
4) En réalité, (A) possède une chaîne saturée avec une ramification. Quant à (B), son oxydation ménagée donne un composé (C) qui donne un précipité jaune avec la 2,4-dinitrophénylhydrazine (D.N.P.H) et ne rosit pas le réactif de Schiff.
4.a - Écrire, alors, l’équation de la réaction d’estérification de (A) et (B), en utilisant les formules semi- développées.
4.b – Donner les noms de A, B, C et E.
EXERCICE 7 : HYDROLYSE D’UN ESTER –DETERMINATION D’UN ACIDE ET D’UN ALCOOL (Extrait Bac D 92 actuel Bac S2)
L'hydrolyse d'un ester E a fourni un acide carboxylique A et un alcool B.
1)Détermination de la formule de l'alcool B.
L'analyse élémentaire a permis la détermination de la formule brute de B : C4H10O.
1.a- L'oxydation ménagée de B par une solution de dichromate de potassium en milieu acide fournit
un composé B'. Ce composé B' :
- réagit avec une solution de D. N. P. H. ;
- ne réagit ni avec une solution de nitrate d'argent ammoniacal (ou réactif de TOLLENS), ni avec la liqueur de FEHLING.
Que peut-on en conclure pour B ? Donner la formule semi- développée de B ainsi que celle du composé B’.
A quelle fonction B' appartient-il ? Donner le nom de B'.
1.b- La molécule de B est-elle chirale ? Justifier la réponse.
2)Détermination de la formule de A.
La composition centésimale massique du composé A est la suivante : carbone : 48,6 % ; hydrogène : 8,1 % ; oxygène : 43,2 %.
Sachant que la masse molaire moléculaire du composé A est M = 74 g.mol-1, déterminer sa formule brute, sa formule semi-développée et son nom.
3) En déduire la formule semi-développée de l'ester E.
EXERCICE 8 : HYDROLYSE D’UN ANHYDRIDED’ACIDE R étant une chaîne carbonée saturée, on considère l'anhydride d'acide de formule générale :
1) Écrire l'équation de sa réaction d'hydrolyse.
2) Partant d'une masse de 1,02 gramme de cet anhydride on obtient, à la fin de l'hydrolyse, un composé X intégralement recueilli dans un certain volume d'eau distillée. La solution obtenue est dosée en présence d'un indicateur coloré approprié. Il faut alors verser 20 cm3 d'une solution d’hydroxyde de sodium à 1 mol.L-1 pour atteindre l'équivalence.
2.a - Donner la formule semi-développée de X, préciser sa fonction et le nommer.
2.b - En déduire la masse molaire de l'anhydride d'acide, préciser sa formule développée et le nommer.
EXERCICE 9 : PREPARATION D’UN SAVON (Extrait Bac D 92 actuel Bac S2)
De nombreux lipides sont des glycérides, c'est-à-dire des triesters du glycérol et des acides gras.
1) Écrire la formule semi-développée du glycérol ou propane-1,2,3-triol.
2) Écrire l'équation générale d'estérification par le glycérol d'un acide gras R — COOH.
3) On fait agir sur le lipide (ou triester) obtenu un excès d'une solution d'hydroxyde de sodium à chaud. Il se reforme du glycérol et un autre produit S.
3.a- Écrire l'équation générale de cette réaction. Quel est le nom général donné au produit S ? 3.b- Comment nomme-t-on ce type de réaction ?
4) Dans le cas où le corps gras utilisé dérive de l'acide oléique C17 H33 — COOH et où l'on fait agir l'hydroxyde de sodium sur m = 2.10 kg de ce corps gras, écrire l'équation de la réaction et calculer la masse du produit S obtenu.
EXERCICE 10 : SYNTHESE D’UN MEDICAMENT, LE PARACETAMOL
Le paracétamol HO —C6H4—NH—CO —CH3, principe actif du "Doliprane", est un médicament
largement utilisé. Il concurrence l'aspirine comme antipyrétique et analgésique bien qu'il n'ait pas de propriétés anti-inflammatoires et qu'il soit un moins bon antalgique. La synthèse du paracétamol se fait à partir de l'anhydride acétique et du paraminophénol. La réaction produit en outre de l'acide acétique.
1) Quels groupes fonctionnels reconnaît-on dans le paracétamol ?
3) Écrire, à l'aide de formules semi-développées, l'équation de la synthèse du paracétamol.
4) Pourquoi utilise-t-on comme réactif l'anhydride acétique plutôt que l'acide acétique pour synthétiser le paracétamol ?
4) Une boite de "Doliprane 500 mg" pour adulte contient 16 comprimés dosés à 500 mg. Déterminer les quantités de matière (nombre de moles et les masses minimum des deux réactifs à mettre en œuvre pour synthétiser la quantité de paracétamol contenue dans une boîte.
EXERCICE 11 : SYNTHESE D’UN MEDICAMENT, L’ANTIFEBRINE (Extrait BAC S2 98) Données : M(C) = 12 g.mol-1 ; M(O) = 16 g.mol-1 ; M(H) = 1 g.mol-1 M(N) ; 14 g.mol-1 - masse volumique de l'anhydride éthanoïque ρ1 = 1,08 g.mL-1.
- masse volumique de l'aniline ρ2 = 1,02 g.mL-1 .
L'acétanilide est un principe actif qui a été utilisé pour lutter contre les douleurs et la fièvre sous le nom antifébrine, de formule semi-développée : C6H5 – NH - CO - CH3
2.1 - Retrouver les formules semi-développées et nommer l'acide carboxylique et l'amine dont il est issu.
2.2 - Proposer une méthode de synthèse rapide et efficace de l'acétanilide et écrire l'équation-bilan correspondante (on envisagera deux possibilités). (01 point)
2.3 - Dans un réacteur on introduit un volume V1 = 15 mL d'anhydride éthanoïque et un volume V = 10 mL d'aniline C6H5 – NH2 et un solvant approprié.
Après expérience la masse d’acétanilide pur isolé est de m = 12,7 grammes.
a) - Rappeler l'équation-bilan de la synthèse. (0,25 point)
b) - Calculer les quantités de matière des réactifs et montrer que l'un de ces réactifs est en excès.
c) - Déterminer le rendement de la synthèse par rapport au réactif limitant. (01 point) EXERCICE 12 : SYNTHESE D’UNE AMIDE
On souhaite préparer un composé organique, la propanamide, en utilisant comme produit de départ le propan-1-ol (propanol-1).
La propanamide sera par la suite appelée composé A et le propan-1-ol composé B.
1) Donner la formule semi-développée des deux composés A et B. A quelles familles appartiennent-ils ? 2) Plusieurs étapes sont nécessaires afin de réaliser la synthèse de A.
2.a- Tout d'abord, on réalise l'oxydation ménagée du composé B en le faisant réagir avec un excès de dichromate de potassium acidifié. Donner la formule semi-développée du composé C non réducteur obtenu à l'issue de cette réaction. Indiquer son nom et sa famille.
2.b- On fait ensuite réagir le composé C avec l'ammoniac. Un composé D, intermédiaire entre C et A, est alors obtenu. Indiquer le nom de D.
Écrire l'équation-bilan correspondante. De quel type de réaction s'agit-il ?
2.c- Enfin, la déshydratation du composé D conduit à la formation du composé A. Écrire l’équation de cette réaction.
3) Dans la pratique, il est possible d'utiliser, à la place du composé C, un dérivé E de ce dernier. E est obtenu par action du pentachlorure de phosphore (PCl5) ou du chlorure de thionyle (SOCl2) sur C.
Donner la formule semi-développée et le nom de E.
EXERCICE 13 : PREPARATION DE DEUX AMIDES ISOMERES (Les parties A et B sont indépendantes.)
Un chimiste réalise deux séries d'expériences aboutissant chacune à la formation d'un composé non cyclique, de formule brute C3 H7NO, dont la molécule contient deux atomes de carbone tétraédrique.
Partie A
Le produit C3H7NO final obtenu dans cette première partie est noté A. L'addition d'eau sur le propène conduit à une masse m = 240 g d'un mélange de deux alcools B et C, dont l'un, B, est primaire et représente 1 % de la masse m.
1) Donner les noms et les formules de B et C, ainsi que la classe de C.
2) Après avoir été séparés l'un de l'autre, les alcools B et C sont respectivement oxydés en D et E par un excès de solution acidifiée de dichromate de potassium.
Donner la formule et le nom des composés organiques D et E.
3) En l'absence de dérivés chlorés, A se prépare en deux étapes à partir de la solution aqueuse de D.
3.a- Écrire l'équation-bilan de chacune des deux étapes.
3.b- Nommer le produit intermédiaire F et le produit final A.
3.c- Calculer la masse maximale de A susceptible d'être obtenue.
Partie B
Un isomère A' de A peut se préparer en deux étapes.
4) L'acide éthanoïque est tout d'abord transformé en chlorure d'acyle G.
Donner le nom et la formule semi-développée de G.
5) G réagit ensuite avec une amine primaire B pour donner A'.
5.a- Donner le nom et la formule semi-développée de B et de A' après avoir établi l’équation de la réaction.
5.b- Indiquer la propriété de l'atome d'azote de l'amine B mise en évidence au cours de la réaction réalisée.
EXERCICE 14 : IDENTIFICATION DE DERIVES D’ACIDES CARBOXYLIQUES
1) On chauffe un mélange équimolaire d'acide éthanoïque d'acide propanoïque avec de l'oxyde de phosphore P4O10. La distillation fractionnée des produits de la réaction permet d'isoler trois composés organiques A, B et C. Tous réagissent vivement avec l'eau :
• A engendre l'acide éthanoïque ;
• B conduit à l'acide propanoïque ;
• C donne naissance à un mélange équimolaire des acides éthanoïque et propanoïque.
1.a- Identifier les composés A et B. Donner leurs formules semi-développées et leurs noms. Écrire les équations de leurs réactions de formation.
1.b- Identifier le corps C. Donner sa formule semi-développée.
Écrire l'équation de sa réaction de formation.
2) A réagit sur l'ammoniac pour donner le un composé organique X et l’éthanoate d'ammonium Y.
La déshydratation, par chauffage, de Y donne le composé X.
2.a - Écrire les équations traduisant la transformation de A en X et la transformation de Y en X.
2.b- Écrire l’équation globale de la réaction, à chaud, de A sur l'ammoniac. Donner les formule semi- développée et le nom de X. Quelle est sa fonction chimique ?
2.c- Sachant qu'on a obtenu une masse m = 35,4 g de X avec un rendement de 85 %, quelle est la masse de composé A utilisée ?
EXERCICE 15 : PREPARATION D’UN SAVON (Extrait Bac S2 2013) Les parties A et B sont indépendantes.
PARTIE A
1.1. Nommer les composés organiques A, B, D, E dont les formules suivent et préciser la famille chimique de chaque composé.
1.2. Ecrire l’équation-bilan d’une réaction qui permet d’obtenir : a) le composé B à partir du corps A ; (0,25 point)
b) le composé D à partir de l’acide propanoïque ; (0,25 point) c) le composé E par une réaction rapide et totale. (0,25 point) PARTIE B
Traditionnellement, dans nos campagnes africaines les femmes recyclaient les graisses et les huiles d’origine animale ou végétale pour en faire du savon. Le savon est également fabriqué en usine.
1.3. Les graisses et les huiles sont des corps gras. Les corps gras sont pour la plupart des triglycérides. Rappeler ce qu’est un triglycéride. (0,25 point)
1.4. Rappeler la formule semi-développée du propan-1,2,3-triol ou glycérol. (0,25 point) 1.5. L’acide palmitique ou acide hexadécanoïque a pour formule :
En faisant réagir le glycérol sur l’acide hexadécanoïque on obtient un composé organique nommé palmitine.
1.5.1 Ecrire, à l’aide de formules semi-développées, l’équation-bilan de la réaction du glycérol sur l’acide hexadécanoïque.
Nommer cette réaction et dire si elle est totale ou non (0,75 point).
1.5.2 La palmitine est aussi présente dans l’huile de palme. Dans une usine de la place on fabrique du savon à partir de la palmitine provenant d’huile de palme. Pour cela, on y réalise la saponification de la palmitine contenue dans 1500 kg d’huile de palme renfermant, en masse, 47 % de palmitine. La base forte utilisée est une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium.
1.5.2.1 Ecrire l’équation-bilan de la réaction de saponification de la palmitine par la solution d’hydroxyde de sodium et entourer la formule du produit qui correspond au savon. (0,5 point)
1.5.2.2 Calculer la masse de savon obtenue si le rendement de la réaction est de 80 %. (0,5 point) On donne les masses molaires en g.mol-1 : M(C) = 12 ; M(H) = 1 : M(O) = 16 ; M(Na) = 23
EXERCICE 16 : (03 points) (Extrait Bac S1 S3 2012 1er groupe)
L’acétanilide est anciennement utilise comme antipyrétique sous le nom d’antifébrine (calme la fièvre). La formule semi-développée de l’acétanilide est écrite ci-contre : 1.1 Nommer le groupe fonctionnel encadre dans cette formule. (0,25 point)
1.2 Ecrire les formules semi-développées de l’amine et de l’acide carboxylique dont est issu, formellement, l’acétanilide. (0,5 point)
1.3. Dans la pratique, la synthèse de l’acétanilide se fait en chauffant a reflux un mélange de l’amine et de l’anhydride éthanoïque (au lieu d’acide éthanoïque).
1.3.1 Pourquoi utilise-t-on l’anhydride éthanoïque plutôt que l’acide éthanoïque pour synthétiser l’acétanilide ? (0,5 point)
1.3.2 Au cours d’une expérience, on introduit dans un ballon sec, un volume V1 = 10, 0 mL d’aniline pure (C6H5NH2) dans un solvant approprie et on ajoute un volume V2 = 15, 0 mL d’anhydride éthanoïque. On chauffe à reflux pendant quelques minutes. Apres refroidissement, on verse dans l’eau froide ; des cristaux blancs d’acétanilide apparaissent progressivement. Apres filtration, lavage à l’eau et séchage, le solide obtenu a une masse de 12,7 g.
a) Ecrire l’équation-bilan de la réaction de synthèse de l’acétanilide (on considère que le second produit organique obtenu en même temps que l’acétanilide ne réagit pas avec l’aniline dans les conditions de l’expérience). (0,5 point)
b) Calculer les quantités de réactifs utilisées. Préciser le réactif limitant. (0,75 point) c) Calculer le rendement de la synthèse de l’acétanilide(0,5 point)
Données :
Densité de l’aniline : d1 = 1,02 ; densité de l’anhydride éthanoïque : d2 = 1,08 Masses molaires en g.mol-1 : M(C) = 12 ; M(N) = 14 ; M(H) = 1 ; M(O) =16 EXERCICE 17 : (04 points) (Extrait Bac S2 2010 remplacement) L’acide lactique est un acide carboxylique α-hydroxylé. De ses multiples propriétés on peut citer celle d’augmenter l’élasticité de la peau, de lisser les rides peu profondes, les imperfections de surface et de pigmentation.
Sa formule semi développée est donnée ci contre :
2.1 Entourer et nommer le (s) groupe (s) fonctionnel (s) présent (s) dans la molécule de l’acide lactique. (0,5 pt)
2.2 On fait réagir l’acide lactique avec un alcool A, de formule brute C4H10O, en présence d’acide sulfurique.
Il se forme uniquement un ester B et de l’eau. La molécule de l’alcool A a une chaîne carbonée ramifiée ; elle peut également subir une oxydation ménagée.
Donner les formules semi-développées de l’alcool A et de l’ester B. (01 pt)
2.3 Ecrire l’équation bilan de la réaction entre l’acide lactique et l’alcool A. (0,5 pt)
2.4 L’ester B peut réagir avec l’hydroxyde de sodium pour donner du lactate de sodium et l’alcool A. Ecrire l’équation bilan de cette réaction. (0,75 pt)
2.5. La déshydratation intermoléculaire de l’acide lactique conduit au lactide, molécule précurseur du polymère polylactique ou PLA, qui est un matériau biodégradable.
Ecrire les équations des réactions de déshydratation de l’acide lactique dans les cas suivants : (01,25 pt) 1ercas : le produit de la déshydratation est un anhydride d’acide ;
2èmecas : le produit de la déshydratation est un ester.
EXERCICE 18 : IDENTIFICATION D’UNE MOLECULE (Extrait BAC S2 2003) Données : masses molaires atomiques en g.mol-1 : H : 1 ; C : 12 ; O : 16
On veut identifier un corps A dont la molécule est à chaîne carbonée saturée et ne possède qu’une seule fonction organique.
2.1- Quand on fait réagir l'acide éthanoïque sur le corps A, il se forme un ester et de l'eau.
2.1.1- Quel est le nom de cette réaction 'l Donner la famille du corps A. (0,5 point)
2.1.2- Ecrire l’équation-bilan de la réaction (on utilisera pour A sa formule générale). Quelles sont les caractéristiques de cette réaction ? (0,5 point)
2.1.3- A l'état initial, on avait mélangé v = 150 mL d'une solution d'acide éthanoïque de concentration C = 5.10-1 mol.L-1 avec mA = 3,70 g du corps A.
A l'équilibre, il reste n’1 = 5.10-2 mol d'acide éthanoïque et m’A= 1,85 g du corps A qui n'ont pas réagi.
2.1.3.a- A partir de ces données, montrer que la masse molaire moléculaire du corps A est MA = 74 g.mol-1. 2.1.3.b- En déduire les formules semi-développées possibles pour le corps A. (0,5 point)
2.1.3.c- Une autre étude a montré que la molécule de A est chirale. Quel est le nom du corps A ? (0,5 point) 2.2- Le dichromate de potassium en milieu acide a été utilisé pour déterminer la quantité de matière du corps A qui n'avait pas réagi à l'équilibre (question 2.1.3).
Ecrire l'équation-bilan de la réaction entre le dichromate de potassium en milieu acide avec le corps A.
Les couples rédox mis enjeu sont : Cr2O72- /Cr3+ et C4H10O/ C4H8O (0,5 point)
2.3- Ecrire l'équation-bilan d'une réaction plus avantageuse pour obtenir un ester et qui aurait pu être utilisée à la place de celle de la première question. En quoi est-elle plus avantageuse ? Donner le nom du réactif utilisé.
EXERCICE 19 : « UN JE NE SAIS QUEL CHARME… »
La communication chez les insectes se fait principalement par voie chimique, grâce à des substances appelées phéromones ; certaines sont des signaux d’alarmes, d’autres permettent le marquage d’une piste, d’autres enfin sont destinées à attirer les insectes de sexe opposé en vue de la reproduction. Ces composés, sécrétés en quantités infimes (quelques nanogrammes), ont suscité un grand intérêt, car la détermination de leur structure et leur synthèse ouvrent une voie nouvelle à un contrôle efficace et sélectif des
populations d’insectes.
On se propose ici de déterminer la structure de la phéromone d’attraction sexuelle d’un papillon très utile : le bombyx, dont la chenille n’est autre que le ver à soie. Ce composé est appelé bombykol ; nous le noterons B dans ce qui suit.
a) B ne comporte que du carbone, de l’hydrogène et de l’oxygène.
- La combustion de 300 mg de B fournit 887 mg de dioxyde de carbone et 340 mg d’eau.
- B décolore une solution de dibrome dans CCl4. Le produit obtenu, C, comporte 4 atomes de brome. Le pourcentage massique en brome est de 57,32 %.
- B traité par le dihydrogène, en présence de platine, conduit à D.
- L’oxydation ménagée de D conduit à un acide gras, l’acide palmitique, dont le nom systématique est l’acide hexadécanoïque.
Monter que ces renseignements permettent de déterminer la formule brute de B. Quelle fonction chimique sa molécule possède – t – elle ?
b) Afin de préciser la structure de B, on le soumet à une oxydation dégradante, c'est-à-dire à une oxydation qui coupe la chaine carbonée au niveau des doubles liaisons carbone – carbone. On obtient ainsi un mélange de trois corps, notés E, F et G :
- E est l’acide butanoïque ;
- F est le plus simple des diacides organiques ; - G est un diacide, l’acide décanedioïque.
Montrer que deux formules développées sont compatibles avec les renseignements donnés ci – dessus.
