Download Exercices Corrigés de Chimie Organique : Alcools et Polyols pour Terminale D and more Exercises Physics in PDF only on Docsity!
L’auteur : Anthony GAVOR : Maître es-Sciences Professeur de Sciences Physiques au lycée.
Collaboration : Mahamouda LABO : Maître es-Sciences Professeur de Sciences Physiques au lycée.
Tous nos remerciements à : M. AMETODJI K. Stéphane : Fondateur Directeur du Complexe Scolaire ENTENTE M. NOVIEKOU Aményo : Proviseur Madame SAMTOU Essi Déla Epse ADOUKPO : Proviseur M. NYAVOR Bony : Professeur de Français au lycée. M. DZOKPE Kodjo : Professeur de Sciences Physiques au lycée. M. KOKOU Kodjo : Professeur de Sciences Physiques au lycée. M. ADHIRIKAH Marzouk : Professeur de Sciences Physiques au lycée M. TCHASSANTI Sama : Professeur de Sciences Physiques au lycée. M. ABALO Kossi : Professeur de Sciences Physiques au lycée. M. YEWU Rémy : Professeur de Mathématiques au lycée. M. EKLU-NATE Blaise : Professeur de Mathématiques au lycée.
BIBLIOGRAPHIE
Notre bibliographie de base pour rédiger cet ouvrage :
ale (^) S Chimie Tale^ S
} Edition 1987
aleD Chimie TaleD
} Edition Nathan 1987
aleD Chimie TaleD
} Edition Nathan 1987 et Edition Nathan 2000
- DURANDEAU Term^ S Hachette éducation 1999
Pour toutes observations, remarques et suggestions, s’adresser à :
Collection G.K. B.P. 80102 LoméTokoin TOGO Tel: 22-56-59-63 / 90-06-64-12 / 99-53-11-
Avant-propos
« Travaillez pour vous rendre utile ; rendez vous utile pour être aimé et soyez aimé pour être heureux » CHARLES NODIER
Cette invite au travail bien fait dans la modestie et dans l’humilité selon CHARLES NODIER est à la base de tout bonheur. Elle prend tout son sens quand on sait que les résultats des élèves en classes au lycée et aux différents examens de fin d’année ne sont plus encourageants en particulier, ceux des Sciences Physiques.
Conscient que le succès scolaire en particulier en Sciences Physiques se réalise à travers le travail méthodique et rigoureux, la collection G.K. dont nous sommes promoteur vient apporter sa contribution au relèvement du niveau des apprenants en les accompagnant aussi bien dans les classes de passage que dans les classes d’examen avec des sujets de Sciences Physiques des examens et des exercices proposés qui sont corrigés.
Nous invitons à cet effet les élèves des classes de Terminale D à s’approprier ce document et à s’en servir avec efficacité pour leur réussite aux examens.
Nous souhaitons aussi que cet ouvrage conçu pour les candidats au baccalauréat, constitue un outil de travail efficace pour nos collègues professeurs de Sciences Physiques. Nous vous demandons humblement de ne pas hésiter à nous faire part de vos remarques et suggestions qui seront toujours accueillies avec plaisir car nous sommes conscient qu’aucune œuvre humaine n’est jamais parfaite.
Comment utiliser l’ouvrage Entrainez-vous au fur et à mesure de l’année, à l’aide du sommaire, sur les sujets correspondant aux thèmes vus en classe. Travaillez-les le plus possible, dans un premier temps, avec la seule aide du cours puis confrontez ce que vous avez fait avec le corrigé proposé.
ALCOOLS ET POLYOLS
Exercice 1 1° Donner le nom et la classe fonctionnelle des alcools suivants : a. CH 3 − OH b. CH 3 − CH 2 − OH c. CH 3 − CH 2 − CH 2 − OH d. CH 3 − CH 2 − CH 2 − CH 2 − OH
e. f. g. h.
i. j. k. l. HO − CH 2 − CH 2 − OH.
2° Ecrire la formule semi-développée et donner la classe des alcools suivants : a. phénylméthanol ; b. propane-1,2-diol; c. 3-éthyl-2-methylpentan-2-ol ; d. propane-1,2,3-triol ; e. 2-méthyl-2-phénylpropan-1-ol ; f. cyclopentanol ; g. butan-2-ol ; h. 1,2-diméthylcyclobutanol ; i .2,2-diméthylpentan-1-ol. Exercice 2 1° Nommer les composés carbonylés suivants et préciser leur groupe fonctionnel.
a. b. CH 3 − C − CH 3 ; c. CH 3 − CH 2 − CH 2 − CO − CH 3 ; d.
e. CH 3 − CHO : f. CH 3 − CH 2 − CO − CH 2 − CH 3 ; g. CH 3 − CH 2 − CHO ;
h. ; i. CH 3 − CH 2 − C − CH 3 ; j. CH 3 − CH − C − CH 3 2° Ecrire la formule semi-développée et la classe fonctionnelle de chaque composé dont le nom suit : a. propanal ; b. propanone ; c. butanal ; d. 2-méthylbutanal ; e. 2-phényléthanal ; f. 3,3-diméthylbutanone ; g. phénylpropanone ; h. 2-méthyl-3-phénylpropanal ; i. 3-éthylpentan-2-one. Exercice 3 On réalise les 3 expériences suivantes avec un corps organique (A), de formule C 4 H 8 O : 1° (A) donne un précipité jaune avec la 2,4-dinitrophénylhydrazine (DNPH). Quel renseignement en déduisez-vous pour (A)? 2° (A) donne un dépôt métallique avec le nitrate d’argent ammoniacal ; celui-ci contient l’ion diamine argent(I)? Quel autre renseignement en déduisez-vous pour (A)? 3°a. L’oxydation de (A) par une solution de dichromate de potassium , en milieu acide, donne l’acide 2-méthylpropanoïque. Déduire de ces faits expérimentaux la formule développée de (A). b. Ecrire les équations-bilans des réactions 1°, 2° et 3°a. Données : couples oxydant-réducteur 𝐴𝑔(𝑁𝐻 3 ) 2 +/𝐴𝑔 et 𝐶𝑟 2 𝑂 7 2−/𝐶𝑟3+ Exercice 4 1° Un composé organique A de masse molaire MA = 88g.mol-1^ a pour composition centésimale massique :%C = 68,2 ; %O = 18,2 et %H = 13, a. Déterminer la formule brute de l’alcool A. b. En déduire toutes les formules semi-développées possibles de A. Préciser leurs noms et leurs familles ainsi que leurs classes lorsqu’il s’agira d’un alcool. 2° Le composé A est un alcool à chaîne ramifiée. On lui fait subir une oxydation ménagée qui conduit à un composé B.B Réagit sur la 2,4-dinitrophénylhydrazine
OH
CH 3 CH^ CH 3 OH
CH 3 CH CH 2 CH 3
OH
CH 3 C^ CH 3
CH 3
CH 3 C CH 2 OH
CH 3
CH 3 CH 3 C CH 2 OH
CH 3
C 2 H 5
OH
H 3 C^ OH
CH 3
H
C
C 2 H 5
CH 3 − CH − CH − C − H
CH 3 𝑂
H
H^ C
CH 3 − C − CH − CH 3
O^ CH 3
nom et la formule semi-développée de ce dérivé chloré. f. Le dérivé chloré réagit avec l’ammoniac : donner le nom et la formule semi- développée du produit obtenu. 2° La 3-méthylbutan-2-one a pour formule : a. Encadrer le groupement fonctionnel. Donner le nom de la fonction. b. Ce composé est obtenu par oxydation d’un alcool : donner le nom et la formule de cet alcool. c. Cet alcool, lui-même, peut être obtenu de façon majoritaire par hydratation d’un hydrocarbure : donner le nom et la formule semi-développée de cet hydrocarbure. 3° Citer un test d’identification commun aux deux isomères A et B et citer un test permettant de les différencier en précisant avec lequel des deux composés le test est positif. Exercice 7 1° On considère deux isomères A et B de formule générale CxHyOz ayant la composition suivante : %C = 66,67 ; %H = 11,11%. a. Exprimer x et y en fonction de z. b. Trouver leur formule brute sachant que leur densité de vapeur est inférieure à 2, 2° Pour établir la fonction chimique de A et B, on réalise les tests suivants : A ne réagit pas avec la DNPH, tandis que B donne avec elle un précipité jaune. Lorsqu’on verse une solution acide de dichromate de potassium, en défaut sur A ou B, le mélange réactionnel passe de la couleur orange à la couleur verte. Après extraction des corps organiques A’ et B’ obtenus, on réalise à nouveau le test à la DNPH : A’ donne un précipité jaune tandis que B’ ne donne aucun précipité. Si on utilise un excès de la solution acide de dichromate de potassium, les observations sont les mêmes. Etablir la fonction chimique de A et de B. 3° A peut être obtenu par hydratation du cyclobutène. B peut être obtenu en trois étapes : 1 ère^ étape : en présence de lumière, le 2-méthylpropane réagit sur le dichlore pour donner un composé X et du HCl. 2 ème^ étape : X réagit sur l’eau pour donner Y et du HCl. 3 ème^ étape : Après une oxydation douce Y donne le produit B. Identifier X, Y, A, B, A’ et B’ : donner leur nom et établir leur formule semi développée. 4° On dispose d’un mélange de A et Y. On procède à son oxydation ménagée en milieu acide par la solution de dichromate de potassium de concentration molaire 𝑐 0 = 0,5𝑚𝑜𝑙/𝑙. Pour oxyder totalement le mélange, il faut un volume 𝑉 0 = 400𝑐𝑚^3 de la solution de dichromate de potassium. On sépare les produits A’ et B’ obtenus et l’on dissout B’ dans l’eau pour avoir un volume 𝑉 = 100𝑐𝑚^3. On prélève 𝑉𝑎 = 10𝑐𝑚^3 que l’on dose par une solution de soude de concentration 𝐶𝑏 = 0,5𝑚𝑜𝑙/𝑙. L’équivalence acido-basique est obtenue quand on a versé 𝑉𝑏 = 30𝑐𝑚^3 de base. Calculer les masses de A et Y. Exercice 8 Dans une unité de synthèse industrielle d’éthanol à partir d’éthylène, on fait passer sous 70bars et à 300°C un mélange gazeux dont la composition molaire est 62% d’éthylène et 38% de vapeur d’eau.
1° Sachant que lors du passage sur le catalyseur, le rendement molaire r de la conversion de l’éthylène en éthanol est de 4%, calculer la masse d’éthanol obtenue pour 490g de mélange gazeux traversant le réacteur. 2° On extrait tout l’éthanol obtenu et on réalise l’oxydation ménagée de la totalité de l’éthanol par l’oxygène en présence de platine comme catalyseur (oxydation catalytique). La réaction est effectuée dans un récipient fermé et l’analyse du mélange obtenu prouve que l’oxydation est partielle. Le liquide restant contient de l’éthanal, de l’acide éthanoïque et de l’éthanol non oxydé. On constate que :
- La moitié du liquide donne avec la liqueur de Fehling un précipité rouge brique d’oxyde de cuivre (I) dont la masse après lavage et séchage est de 21,45g.
- L’autre moitié du liquide est dosée par une solution d’hydroxyde de sodium de concentration 1mol.l-1^ ; l’équivalence est obtenue par addition de 50ml de la solution basique. a. Ecrire les équations-bilan des deux réactions d’oxydation de l’éthanol. b. Sur quel composé réagit la liqueur de Fehling? De quel type de réaction s’agit-il? Ecrire les demi-équations électroniques puis l’équation-bilan de la réaction de la liqueur de Fehling sur ce composé. c. En admettant que la réaction avec la liqueur de Fehling est totale, calculer la quantité de matière de chacun des trois composés après l’oxydation ménagée. On donne : M(Cu 2 O) = 143 g.mol- Exercice 9 Un alcène gazeux non ramifié A, de densité par rapport à l’air d=1,93, conduit, par hydratation, à un mélange de deux composés B et C. Afin de déterminer la composition de ce mélange, on procède à sa déshydrogénation catalytique, en l’absence d’air, sur du cuivre maintenu à 300°C. Les composés B’ et C’ alors obtenus sont condensés. Le mélange liquide recueilli est partagé en deux fractions égales. Le dixième de la première fraction est traité par un large excès de solution de 2,4-DNPH; l’ensemble des précipités jaunes de même formule brute C 10 H 12 O 4 N 4 est filtré, séché et pesé : sa masse est m=126g. L’autre fraction est intégralement traitée par un large excès de liqueur de Fehling ; le précipité rouge brique obtenu est filtré, séché et pesé : sa masse est m’=7,15g. 1° Déterminer la masse molaire puis la formule semi-développée et le nom de A. 2° Déterminer la formule semi-développée et le nom de B et C. On désignera par B le composé obtenu de façon majoritaire. 3° Ecrire les équations des réactions de passage de B à B’ et de C à C’. Pourquoi a-t-on opéré en absence d’air? 4° Déterminer la quantité n 1 (nombre de moles) de composés carbonylés ayant réagi lors du test à la 2,4-DNPH. 5° Ecrire l’équation de la réaction observée avec la liqueur de Fehling. Déterminer la quantité n 2 de composé carbonylée qu’elle a consommée. 6° Déterminer les quantités de composés B et C dans le mélange issu de l’hydratation de A. Ces résultats confirment-ils la réponse à la question 2.? On donne en 𝑔. 𝑚𝑜𝑙−1 : 𝑀(𝐶) = 12 ; 𝑀(𝐻) = 1 ; 𝑀(𝑂) = 16 ; 𝑀(𝑁) = 14 ; 𝑀(𝐶𝑢) = 63, Exercice 10 Un composé organique A de formule CxHyO est soumis à une minutieuse analyse chimique qui révèle les résultats suivants :
d’oxydant. L’acide obtenu est dosé : à l’équivalence, on a versé 25 cm^3 d’une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium, de concentration C = 1 mol.l-1. a. Ecrire les équations des réactions de la deuxième étape. On donne Cr 2 O 7 2−/Cr3+. b. En déduire la masse molaire de l’alcool et sa formule brute 3° Donner une formule semi-développée possible pour chacun des trois alcools et préciser leur nom et leur classe. Exercice 13 A est un alcène comportant 4 atomes de carbones. On effectue les réactions suivantes à partir de A : A + H 2 O B , unique produit de la réaction ; B + solution de dichromate de potassium en présence d’acide sulfurique C ; C + D.N.P.H.(dinitrophénylhydrazine) D, solide cristallisé jaune ; C ne réagit pas sur la liqueur de Fehling ni sur l’ion diammine argent (I) [𝐴𝑔(𝑁𝐻 3 ) 2 ]+, en milieu basique. A’ est un isomère de A : A’ + H 2 O B + B’ B et B’ sont isomères l’un de l’autre ; B est nettement prépondérant. B’→ C’ (oxydation très ménagée). C’ + D.N.P.H.(dinitrophénylhydrazine) D’, solide cristallisé jaune ; C’ réagit avec la liqueur de Fehling et l’ion diammine argent. C’+ H 2 O E, jaunit le bleu de bromothymol (BBT) en solution aqueuse. Déterminer la nature et la formule semi-développée des différents composés A, B, C, A’, B’, C’ et E. Nommer les produits chimiques correspondants. Exercice 14 1° On considère un polyol A, à chaîne carbonée saturée, sans cycle, contenant en masse 47,37% de carbone et 42,11% d’oxygène. a. Définir un alcool. b. Donner la formule générale d’un diol, d’un triol, puis d’un polyol à chaîne carbonée saturée sans cycle en fonction des nombres x d’atomes de carbone 𝑧 d’atomes d’oxygène par molécule. c. Déterminer la formule brute du polyol A sachant que sa masse molaire est M = 76g/mol. d. Donner les formules semi développées et noms possibles de A. 2° Dans la formule de A, tous les atomes de carbones fonctionnels sont équivalents. L’oxydation ménagée de A par une solution de dichromate de potassium en milieu acide conduit à un composé B qui donne avec la liqueur de Fehling à chaud un précipité rouge brique. a. Préciser la formule semi développée de B. b. Ecrire les demi-équations électroniques et l’équation bilan de la réaction entre A et l’ion dichromate. Qu’observe-t-on au cours de cette réaction? c. Ecrire les demi-équations électroniques et l’équation bilan de la réaction de B avec la liqueur de Fehling d. La masse de précipité rouge brique obtenu étant mp = 7,15g, quelle est quantité de matière de composé carbonylé caractérisé? Quel est le volume minimale de solution de dichromate de potassium de concentration C 0 = 1mol.l-1^ utilisé? On donne : Masses molaires en g. mol-1^ : C = 12 ; H = 1 ; O = 16 ; Cu = 63,5.
Oxydation ménagée
H 2 SO 4
H 2 SO 4
Exercice 15 1° Un composé bifonctionnel A contient en masse : 32,43% de carbone et 64,86% d’oxygène. Sa densité de vapeur est d=2,55. Déterminer sa masse molaire moléculaire et en déduire sa formule brute. 2°La solution du composé A prend une coloration rouge en présence de l’hélianthine. Par ailleurs, si on fait réagir le composé A avec la liqueur de Fehling : on observe après chauffage, la formation d’un précipité rouge brique. a. Quelles informations peut-on déduire des tests précédents? b. Ecrire la formule semi-développée du composé A. 3° Le composé A, traité par une solution diluée de dichromate de potassium en milieu acide, prend une coloration verte. a. Que peut-on en déduire? b. Ecrire les deux demi-équations électroniques d’oxydation et de réduction. En déduire l’équation-bilan d’oxydoréduction traduisant l’action des ions dichromate sur le composé A. 4° Le composé A peut être obtenu par oxydation ménagée incomplète d’un autre composé bifonctionnel B dont le groupes fonctionnels sont identiques. Par action du sodium métallique sur le composé B, les deux le deux groupes fonctionnels réagissent. Il se forme un composé ionique D avec un dégagement gazeux. a. Identifier le composé B en précisant sa formule semi-développée et son nom en nomenclature officielle. b. Ecrire l’équation-bilan de la réaction qui s’est produite. Exercice 16 De nombreux lipides sont des glycérides, c’est-à-dire des esters du glycérol et des acides gras. 1° Ecrire la formule semi-développée du glycérol ou propane-1,2,3-triol. 2° L’acide oléique, est le plus abondant des acides gras. Il forme avec le glycérol un triester (triglycéride), l’oléine des huiles végétales. Ecrire la formule semi-développée de l’oléine. 3° On fait réagir une certaine quantité d’huile de masse m=1tonne avec un excès de soude ; cette huile est composé d’oléine. Il se forme du glycérol et un autre produit S. a. Ecrire l’équation-bilan de la réaction chimique. b. Comment nomme-t-on ce type de réaction? Donner deux caractéristiques importantes de celle-ci. c. On récupère le produit S et on le purifie. Quelle est la mase du produit S obtenu? S a-t-il un comportement acide, neutre ou basique vis-à-vis de l’eau? 4°a. Ecrire l’équation-bilan de la réaction chimique entre le glycérol et l’acide nitrique. b. Ecrire la formule semi-développée de la molécule organique obtenue. (on mettra bien en évidence l’enchainement de atomes de carbone, d’azote et d’oxygène). c. Quel est le nom usuel du produit organique formé? Citer une utilisation de celui-ci. On donne : Formule de l’acide oléique : 𝐶 17 𝐻 33 − 𝐶𝑂𝑂𝐻 Masse molaire de l’oléine : 𝑀 = 884𝑔. 𝑚𝑜𝑙−
b. Equation-bilan de la réaction de A avec la DNPH
CH 3 CH(CH 3 )CHO + 2Ag(NH 3 ) 2 +^ + 3OH−^ CH 3 CH(CH 3 )COO−^ + 2Ag + 4NH 3 + 2H 2 O
- Equation-bilan de la réaction d’oxydation ménagée de A Cr 2 O 72 −^ + 14H 3 O+^ + 6e−^ 2Cr3+^ + 21H 2 O × 1
CH 3 − CH(CH 3 ) − CHO + 3H 2 O CH 3 − CH(CH 3 ) − COOH + 2H 3 O+^ + 2e−^ ×
3CH 3 − CH(CH 3 ) − CHO + Cr 2 O 72 −^ + 8H 3 O+^ 3CH 3 − CH(CH 3 ) − COOH + 2Cr3+^ + 12H 2 O Exercice 4 1°a. Formule brute de l’alcool A 12x %C =^
y %H =^
16z %O =^
M 100 On déduit :^ x =^
%C×M 1200 ;^ y =^
%H×M 100 ;^ z =^
%O×M 1600 Et on trouve x = 5 ; y = 12 et z = 1. D’où la formule brute 𝐂𝟓𝐇𝟏𝟐𝐎 b. Famille, formules semi-développées et nom possibles de A
CH 3 —O—CH 2 —CH 2 — CH 2 —CH 3 CH 3 —CH 2 — O—CH 2 — CH 2 —CH 3 Oxyde de butyle et de méthyle Oxyde d’éthyle et de propyle CH 3 —O—CH—CH 2 —CH 3 CH 3 —CH 2 — O—CH—CH 3 CH 3 CH 3 Oxyde de méthyle et de 1-méthylpropyle Oxyde d’éthyle et d’isopropyle CH 3 —O— CH 2 —CH—CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 — O—C—CH 3 Oxyde de méthyle et de 2-méthylpropyle CH 3 Oxyde de 1,1-diméyhyléthyle et de méthyle
CH 3 —CH 2 — CH 2 —CH 2 — CH 2 —OH pentan- 1 - ol ; alcool primaire CH 3 —CH 2 — CH 2 —CH— CH 3 OH pentan- 2 - ol ; alcool secondaire CH 3 —CH 2 — CH—CH 2 — CH 3 OH pentan- 3 - ol ; alcool secondaire CH 3 —CH 2 —CH— CH 2 —OH CH 3 2 - méthylbutan- 1 - ol ; alcool primaire CH 3 —CH—CH 2 — CH 2 —OH CH 3 3 - méthylbutan- 1 - ol ; alcool primaire
CH 3 CH 3 —C—CH 2 — CH 3 OH 2 - méthylbutan- 2 - ol ; alcool tertiaire CH 3 —CH—CH— CH 3 OH CH 3 3 - méthylbutan- 2 - ol ; alcool secondaire CH 3 CH 3 — C—CH 2 —OH CH 3 2,2-diméthylpropanol ; alcool primaire
CH 3 − CH − C = O + H 2 N − NH − −NO 2 CH 3 H (^) O 2 N
CH 3 − CH − C = N − NH − −NO 2 + H 2 O CH 3 H (^) O 2 N
2°a. Oxydation ménagée : Oxydation qui s’effectue sans rupture de chaine carbonée b. Equation bilan de B avec la DNPH
c. B + DNPH (+) impose que B peut être un aldéhyde ou une cétone. A peut donc être un alcool primaire ou un alcool secondaire. 3° a. B + LF (-) impose que B est une cétone ; donc A est un alcool secondaire. b. Formules semi-développées de A et B A est un alcool secondaire ramifié donc A : et B : c. * Masse de B Réactions mole à mole et totales
𝑛𝐴 = 𝑛𝐵 ⇒ 𝑚 𝑀𝐴 𝐴
𝐵
𝑨
× 𝑴𝑩 AN : 𝑚𝐵 = 3,696×86 88 ⇒ 𝒎𝑩 = 𝟑, 𝟔𝟏𝟐𝐠
𝑛𝐵 = 𝑛𝑃 ⇒
𝑚𝐵 𝑀𝐵^ =^
𝑚𝑃 𝑀𝑃^ ⇒^ 𝒎𝑷^ =^
𝒎𝑩 𝑴𝑩^ × 𝑴𝑷^ AN :^ 𝑚𝑃^ =^
3,612× 86 ⇒^ 𝒎𝑷^ = 𝟏𝟏, 𝟏𝟑𝐠 Exercice 5 1°a. Montrons qu’il se produit une réaction d’oxydoréduction dans le tube
Na e−^ + Na+^ et R − OH + e−^ R − O−^ + 12 H 2
C’est une réaction d’oxydoréduction entre les couples Na+/Na et ROH/RO−, H 2.
Equation bilan de la réaction : R − OH + Na (R − O−^ + Na+) + 12 H 2
b. Masse molaire de l’alcool 𝐴
𝑛𝐴 =
𝑛𝐻 1 2
𝐴
𝑚
⇒ 𝑴𝑨 = 𝒎×𝑽 𝟐𝑽 𝒎 AN : 𝑀𝐴 = 2,7×22,42×0,28 ⇒ 𝑴𝑨 = 𝟏𝟎𝟖𝒈. 𝒎𝒐𝒍−𝟏
2°a. Fonction chimique de 𝐵 𝐵 + 2,4-DNPH (+) B + LF (+) Masse molaire de B MA = MB + 2 d’où MB = MA − 2 On trouve : 𝑴𝑩 = 𝟏𝟎𝟔𝐠. 𝒎𝒐𝒍−𝟏 b. Formule moléculaire de 𝐵 12x %C =^
y %H =^
16z %O =^
MB 100 On déduit :^ x =^
%C×MB 1200 ;^ y =^
%H×MB 100 ;^ z =^
%O×MB 1600 Et on trouve x = 7 ; y = 6 et z = 1 d’où la formule moléculaire 𝐂𝟕𝐇𝟔𝐎 Formule moléculaire de 𝐴 : 𝐂𝟕𝐇𝟖𝐎 c. Formules semi développées de 𝐴 , 𝐵 et 𝐶 A est un alcool (I) contenant un noyau benzénique et C un acide carboxylique A : ; B : ; C : d. Equation bilan 2Cu2+^ + 2OH−^ + 2e−^ Cu 2 O + H 2 O × 1 −CHO + 3OH−^ − COO−^ + 2H 2 O + 2e−^ × 1
−CHO + 2Cu2+^ + 5OH−^ −COO−^ + Cu 2 O + 3H 2 O 3° a. Equation bilan d’oxydation de 𝐴 en 𝐵 Cr 2 O 72 −^ + 14H 3 O+^ + 6e−^ 2Cr3+^ + 21H 2 O × 1
−CH 2 OH + 2H 2 O − CHO + 2H 3 O+^ + 2e−^ ×
3 − CH 2 OH + Cr 2 O 72 −^ + 8H 3 O+^3 − CHO + 2Cr3+^ + 15H 2 O (1)
R—C=O + H 2 N—NH— NO 2 R—C=N—NH— NO 2 +H 2 O O 2 N O 2 N
CH 3 —CH—CH— CH 3 OH CH 3
CH 3 —C—CH— CH 3 CH 3
O
B est un aldéhyde
— CH 2 OH — CHO — COOH
c. Nom et formule semi-développée de l’hydrocarbure L’hydratation d’un alcène conduit à un alcool ; donc l’hydrocarbure est un alcène. L’hydratation conduit au 3-méthylbutan-2-ol. On peut choisir entre le 3-méthylbut-2-ène et le 3-méthylbut-1-ène. L’alcool est obtenu de façon majoritaire par hydratation de l’alcène ; donc l’alcène est le 3-méthylbut-1-ène de formule car l’hydratation d’un alcène
conduit de façon majoritaire à l’alcool de classe la plus élevée. 3° Test d’identification commun aux deux isomères A et B L’aldéhyde (composé A) et la cétone (composé B) réagissent positivement avec la 2,4-dinitrophénylhydrazine (DNPH). On obtient un précipité jaune de la 2,4-dinitrophénylhydrazone. Test permettant de différencier les deux composés et composé sur lequel le test est positif
- L’aldéhyde (composé A) réagit avec la liqueur de Fehling pour donner un précipité rouge brique alors que la cétone ne réagit pas avec la liqueur de Fehling.
- Avec le nitrate d’argent ammoniacal (réactif de Tollens), l’aldéhyde donne un dépôt d’argent métallique alors qu’elle est sans effet sur la cétone. Exercice 7 1° a. Expression de 𝑥 et 𝑦 en fonction de 𝑧 12x %C =^
y %H =^
16z %O x =^
%C×16z 12×%O ;^ y =^
%H×16z %O.^ On trouve^ x = 4z et y = 8z b. Formule brute 𝑀 = 12𝑥 + 𝑦 + 16𝑧 = 72𝑧 𝑑 < 2,759 impose 𝑀 < 80g. 𝑚𝑜𝑙−1^ soit 72𝑧 < 80 On trouve 𝑧 = 1 d’où la formule brute 𝐂𝟒𝐇𝟖𝐎 2° Fonctions chimiques de A et B A+DNPH (-) A n’est ni un aldéhyde ni une cétone A A’ donc A est un alcool A’+DNPH (+) A’ peut donc être un aldéhyde ou une cétone Même observation lorsqu’il y a excès d’oxydant donc A’ est une cétone A est un alcool secondaire B+DNPH (+) B peut donc être un aldéhyde ou une cétone B B’ donc B est un aldéhyde Ce que confirme le test B’+DNPH (-) car B’ est un acide carboxylique 3° Nom et formule semi-développée de A et B A: cyclobutanol A‘: cyclobutanone
X : CH 3 —CH(CH 3 )—CH 2 —Cl 1-chloro-2-méthylpropane Y : CH 3 —CH(CH 3 )—CH 2 —OH 2-méthylpropan-1-ol B : CH 3 —CH(CH 3 )—CHO 2-méthylpropanal B’ : CH 3 —CH(CH 3 )—COOH acide 2-méthylpropanoique 4° Masses de A et Y
- Masse de Y A l’équivalence acide-base on a : Ca Va = CbVb
Or 𝐶𝑎 = 𝑛 𝑉𝐵 ′ et 𝑛𝐵′ = 𝑛𝑌 = 𝑚 𝑀𝑌 𝑌
donc 𝒎𝒀 = 𝑪𝒃𝑽 𝑽𝒃𝑽𝑴𝒀 𝒂 AN : 𝑚𝑌 = 0,5×0,03×0,1×740,01 ⇒ 𝒎𝒀 = 𝟏𝟏, 𝟏𝐠
[O] (^) défaut
[O] (^) défaut
−OH = O
CH 3
H 2 C = CH − CH − CH 3
* Masse de A 3C 4 H 8 O + Cr 2 O 72 −^ + 8H 3 O+^ → 3C 4 H 6 O + 2Cr3+^ + 15H 2 O (1) 3C 4 H 8 O + 2Cr 2 O 72 −^ + 16H 3 O+^ → 3C 4 H 8 O 3 + 4Cr3+^ + 27H 2 O (2)
𝑛𝑂(1) = 𝑛 3 𝐴 ⇒ 𝐶𝑂𝑉𝑂(1) = (^) 3𝑀𝑚𝐴 𝐴
Or 𝑉𝑂 = 𝑉𝑂(1) + 𝑉𝑂(2) et
𝑛𝑂(2) 2 =^
𝑛𝑌 3 ⇒^
𝐶𝑂𝑉𝑂(2) 2 =^
𝑚𝑌 3𝑀𝑌
d’ou 𝒎𝑨 = (𝟑𝑪𝑶𝑽𝑶 − 𝟐𝒎 𝑴𝒀 𝒀
) 𝑴𝑨 AN : 𝑚𝐴 = (3 × 0,5 × 0,4 − 2×11,1 74 ) × 72
Exercice 8 1° Masse d’éthanol obtenu
. Equation-bilan de la reaction: C 2 H 4 + H 2 O C 2 H 5 OH . rendement molaire: r =
nC2H6O nC2H4^ ⇒ r =^
mC2H6O MC2H6O×nC2H4^ soit^ r =^
mC2H6O 46nC2H4^ (1)
. mélange : mC 2 H 4 + mH 2 O = m ⇒ nC 2 H 4 MC 2 H 4 + nH 2 OMH 2 O = m 28nC 2 H 4 + 18nH 2 O = m (2) . composition molaire : nC 2 H 4 = η 1 n et nH 2 O = η 2 n d’où nC 2 H 4 = 𝜂 𝜂^1 2
nH 2 O
⇒ nC 2 H 4 =
62 38 nH^2 O^ (3) (2) et (3) donnent 28nC 2 H 4 + 18 × 3862 nC 2 H 4 = m ⇒ nC 2 H 4 = (^) 28+m 18 × 38 62 (1) devient 𝐦𝐂𝟐𝐇𝟔𝐎 =
𝟒𝟔𝐫𝐦 𝟐𝟖+𝟏𝟖𝟔𝟐×𝟑𝟖^ AN :^ mC^2 H^6 O^ =^
46×0,04× 28+^1862 ×^38 ⇒^ 𝐦𝐂𝟐𝐇𝟔𝐎^ = 𝟐𝟑𝐠 2°a. Equations-bilan des deux réactions d’oxydation de l’éthanol
CH 3 CH 2 OH +
1 2 O^2 CH^3 CHO + H^2 O CH 3 CH 2 OH + O 2 CH 3 COOH + H 2 O b.* La liqueur de Fehling réagit sur l’éthanal CH 3 CHO
- Type de réaction : réaction d’oxydation ménagée catalytique *- Demi-équations électroniques 2Cu2+^ + 2OH−^ + 2e−^ Cu 2 O + H 2 O CH 3 CHO + 3OH−^ CH 3 COO−^ + 2H 2 O + 2e−
- Equation-bilan 2Cu2+^ + 2OH−^ + 2e−^ Cu 2 O + H 2 O × CH 3 CHO + 3OH−^ CH 3 COO−^ + 2H 2 O + 2e−^ ×
2Cu2+^ + CH 3 CHO + 5OH−^ Cu 2 O + CH 3 COO−^ + 3H 2 O c. Quantité de matière de chacun des trois composés après l’oxydation ménagée
- Quantité d’éthanal 1 2 nCH^3 CHO^ = n^ Cu^2 O^ ⇒^ nCH^3 CHO^ =^
2m (^) Cu2O M (^) Cu2O^ AN :^ nCH^3 CHO^ =^
2×21, 143 ⇒^ 𝐧𝐂𝐇𝟑𝐂𝐇𝐎^ = 𝟎, 𝟑𝐦𝐨𝐥
- Quantité d’acide éthanoïque A l’équivalence acide base : nacide = n (^) base 1 2 nCH^3 COOH^ = CbVb^ ⇒^ nCH^3 COOH^ = 2CbVb^ AN :^ nCH^3 COOH=2×1×0,05^ ⇒^ 𝐧𝐂𝐇𝟑𝐂𝐎𝐎𝐇^ = 𝟎, 𝟏𝐦𝐨𝐥
- Quant it é d’alcool n0 CH 3 CH 2 OH = n (^) CH 3 CH 2 OH + nCH 3 CHO + n (^) CH 3 COOH ⇒ nCH 3 CH 2 OH = n0 CH 3 CH 2 OH − nCH 3 CHO − n (^) CH 3 COOH
nCH 3 CH 2 OH =
m (^) 0 CH3CH2OH M (^) CH3CH2OH^ − nCH^3 CHO^ − n^ CH^3 COOH^ AN :^ 𝐧𝐂𝐇𝟑𝐂𝐇𝟐𝐎𝐇^ = 𝟎, 𝟏 𝐦𝐨𝐥
𝑀𝐴 = 12𝑥 + 𝑦 + 16 = 403 𝑥 + 16 On trouve 𝑥 = 9 et 𝑦 = 12 d’où FB : 𝑪𝟗𝑯𝟏𝟐𝑶 3° Formules semi-développées possibles et noms 1-phénylpropan-1-ol ; 2-phénylpropan-2-ol ;
4° a. Nature de A Le composé A est oxydable donc A n’est pas un alcool tertiaire A est l’ alcool secondaire Formule semi-développée de A :
b. Equation-bilan de la réaction Cr 2 O 72 −^ + 14H 3 O+^ + 6e−^ 2Cr3+^ + 21H 2 O × 1 +2H 2 O + 2H 3 O+^ + 2e−^ ×
3 + Cr 2 O 72 −^ + 8H 3 O+^3 + 2Cr3+^ + 15H 2 O
Exercice 11 1° Forme sous laquelle se retrouve l’élément argent Dans la solution, l’élément argent se trouve à l’état d’ion argent
- Type de réaction La réaction d’oxydoréduction fait passer l’ion argent à l’état d’argent métal. 2°a. * Identification de A A+Réactif de Tollens (+) donc A possède un caractère réducteur A est donc un aldéhyde. A contient un seul atome de carbone donc A est HCHO : méthanal
- A est transformé en ion méthanoate : HCO 𝐎−
- Equation-bilan de la réaction Ag(NH 3 ) 2 +^ + e−^ Ag + 2NH 3 × 2 HCHO + 3OH−^ HCOO−^ + 2H 2 O + 2e−^ × 1
HCHO + 2Ag(NH 3 ) 2 +^ + 3OH−^ HCOO−^ + 2Ag + 4NH 3 + 2H 2 O b. Masse minimale de dépôt d’argent que l’on peut obtenir nHCHO = nAg ⇒ CV =
mAg MAg^ d’où^ 𝐦𝐀𝐠^ = 𝐂𝐕𝐌𝐀𝐠 AN : mAg = 1 × 0,12 × 108 ⇒ 𝐦𝐀𝐠 = 𝟏𝟐, 𝟗𝟔𝐠
- Epaisseur moyenne du dépôt métallique d’argent mAg = μVAg Or VAg = Se d’où 𝐞 =
𝐦𝐀𝐠 𝛍𝐒 AN : e = (^) 10,5.1012,96 (^6) ×350.10−4 ⇒ 𝐞 = 3,5.10−5m soit 𝐞 = 𝟑𝟓𝐦𝐦 e 2r = 121528^ soit 121528 superposition d’atomes d’argent 3° a. Equations de préparation de B HCHO + H 2 CH 3 OH CO + H 2 HCHO
CH 3 CH 2 CH − OH CH^3
CH 3 − C − OH
CH 3 CH 2 CH − OH
CH 3 CH 2 CH − OH
CH 3 CH 2 CH − OH CH 3 CH 2 CHO
CH 3 CH 2 CHO
ZnO 350°C, 300bars
b. Volume minimal de solution de dichromate de potassium
- Equation de la réaction Cr 2 O 72 −^ + 14H 3 O+^ + 6e−^ 2Cr3+^ + 21H 2 O × 2
CH 3 OH + 5H 2 O HCOOH + 4H 3 O+^ + 4e−^ ×
3CH 3 OH + 2Cr 2 O 72 −^ + 16H 3 O+^ 3HCOOH + 4Cr3+^ + 27H 2 O
- Volume minimal 𝑛CH3OH 3 =^
𝑛Cr2O 72 − 2 ⇒^
𝑚CH3OH 3𝑀CH3OH^ =^
C 0 V 0 2 ⇒^ 𝐕𝟎^ =^
𝟐𝐦𝐂𝐇𝟑𝐎𝐇 𝟑𝐂𝟎𝐌𝐂𝐇𝟑𝐎𝐇
AN : V 0 = (^) 3×1×322×10 ⇒ 𝐕𝟎 = 𝟎, 𝟐𝟎𝟖𝒍 soit 𝐕𝟎 = 𝟐𝟎𝟖𝐦𝒍
Exercice 12 1° Tests proposez pour déterminer la classe des 3 alcools 2°a. Equations des réactions de la deuxième étape Cr 2 O 72 −^ + 14H 3 O+^ + 6e−^ 2Cr3+^ + 21H 2 O × 2
RCH 2 OH + 5H 2 O RCOOH + 4H 3 O+^ + 4e−^ ×
3RCH 2 OH + 2Cr 2 O 72 −^ + 16H 3 O+^ 3RCOOH + 4Cr3+^ + 27H 2 O b. Masse molaire de l’alcool et formule brute 𝑛RCH 2 OH = 𝑛𝑅𝐶𝑂𝑂𝐻 ⇒
𝑚RCH2OH 𝑀RCH2OH^ = 𝑛𝑅𝐶𝑂𝑂𝐻 Or à l’équivalence acide-base, on a : 𝑛𝑅𝐶𝑂𝑂𝐻 = 𝑛NaOH = 𝐶𝑏𝑉b
D’où 𝐌𝐑𝐂𝐇𝟐𝐎𝐇 =
𝐦𝐑𝐂𝐇𝟐𝐎𝐇 𝐂𝐛𝐕𝐛^ AN :^ MRCH^2 OH^ =^
2, 1×0,025 ⇒^ 𝐌𝐑𝐂𝐇𝟐𝐎𝐇^ = 𝟖𝟖𝐠. 𝐦𝐨𝐥
−𝟏
MRCH 2 OH = 14𝑥 + 32 Or MRCH 2 OH = 88g. mol−1^ d’où 𝑥 = 4 et la FB : 𝐂𝟓𝐇𝟏𝟐𝐎 3° Formule semi-développée, nom et classe Alcool primaire : On peut choisir entre : CH 3 CH 2 CH(CH 3 )CH 2 OH :2-méthylbutan-1-ol ; CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH : pentan-1-ol ;CH 3 CH(CH 3 )CH 2 CH 2 OH :3-méthylbutan-1-ol ; CH 3 C(CH 3 ) 2 CH 2 OH :2,2-diméthylpropan-1-ol ; Alcool secondaire : On peut choisir entre : CH 3 CH 2 CH 2 CH(OH)CH 3 : pentan-2-ol ; CH 3 CH 2 CH(OH)CH 2 CH 3 : pentan-3-ol ; CH 3 CH(CH 3 )CH(OH)CH 3 : 3-méthylbutan-2-ol ; Alcool tertiaire : On a : CH 3 CH 2 C(OH)(CH 3 )CH 3 : 2-méthylbutan-2-ol ; Exercice 13 Nature, formule semi-développée et nom des différents composés A, B, C, A’, B’, C’ et E A + H 2 O B , unique produit de la réaction ⇒ A est un alcène symétrique B C C + D.N.P.H. → D, solide cristallisé jaune C + [𝐴𝑔(𝑁𝐻 3 ) 2 ]+^ (-) C est une cétone et B un alcool secondaire C + LF (-) A : CH 3 CH=CHCH 3 but-2-ène ; B : butan-2-ol ; C : butanone
A’ + H 2 O B + B’ ⇒ A’ est un alcène dissymétrique B nettement prépondérant ⇒ B est l’alcool de degré supérieur B’→ C’ (oxydation très ménagée) C’ + D.N.P.H. → D’, solide cristallisé jaune C’ + LF (+) C’ est un aldéhyde et B’ un alcool primaire C + [𝐴𝑔(𝑁𝐻 3 ) 2 ]+^ (+)
CH 3 CH 2 CHCH 3
OH
CH 3 CH 2 CCH 3
O
oxydation
