Correction TP N°6

PCBrizeux
TPN°6-Correction
Altmayer-Henzien2015-2016
TPN°6:OXYDATIONDUMENTHOLENMENTHONEPARL'EAUDEJAVEL:CORRECTION
III.Questions
1. Demi-équationsélectroniquesetéquation-bilan:
𝐻𝐶𝑙𝑂 + 𝐻 ! + 2𝑒 ! = 𝐶𝑙 ! + 𝐻! 𝑂
𝑚𝑒𝑛𝑡ℎ𝑜𝑙 = 𝑚𝑒𝑛𝑡ℎ𝑜𝑛𝑒 + 2𝐻 ! + 2𝑒 !
𝑚𝑒𝑛𝑡ℎ𝑜𝑙 + 𝐻𝐶𝑙𝑂 = 𝑚𝑒𝑛𝑡ℎ𝑜𝑛𝑒 + 𝐶𝑙 ! + 𝐻! 𝑂 + 𝐻 !
2. Onveutintroduire0,0125moldementhol:
𝑚!"#$!!" = 𝑛!"#$!!" × 𝑀!"#$!!" = 0,0125 × 156,3 = 1,95 𝑚𝑜𝑙
3. Montage:
4. Remarque:Lescalculssonteffectuéspourlegroupe2,pourlequelleberlingotd'eaudeJavelétaità
18°chl,etlaquantitéintroduiteest20mL.
1LdecetteeaudeJavelplacéeenmilieuacideforme18Ldedichlore.Ecrivonsl'équationdeformationde
dichlore.Lescouplesconsidéréssont:𝐻𝐶𝑙𝑂/𝐶𝑙! et𝐶𝑙! /𝐶𝑙 ! 2𝐻𝐶𝑙𝑂 + 2𝐻 ! + 2𝑒 ! = 𝐶𝑙! + 2𝐻! 𝑂 × 1 2
2𝐶𝑙 ! = 𝐶𝑙! + 2𝑒 ! × 1 2
𝐻𝐶𝑙𝑂 + 𝐻 ! + 𝐶𝑙 ! = 𝐶𝑙! + 𝐻! 𝑂
Pour n moles de HClO introduites, il y a n moles de dichlore produit. Dans un litre d'eau de Javel, il y a
donc:
10! × 18 ∙ 10!!
= 0,739 𝑚𝑜𝑙
𝑅𝑇
8,314 × 293
Laquantitéd'eaudeJavelintroduite(pour20mL)estdonc:
𝑛=
𝑃𝑉!"!
=
𝑛!"#$%&'!#( = 0,739 × 20 ∙ 10!! = 0,0148 𝑚𝑜𝑙
Lementholestdoncendéfaut.
Remarque:Explicationpourlegroupe1pourlequellaréactionatrèsmalfonctionné:Leberlingotd'eaude
Javel utilisé posait 2 problèmes : Il s'agissait d'eau de Jabel "anti-éclaboussures", contenant donc un
gélifiant, ce qui a gêné la mise en solution de l'eau de Javel lors de l'ajout dans le ballon. De plus, il ne
contenant qu'une eau de Javel à 9°chl, la quantité de matière introduite était seulement de 3,7 mmol, le
mentholétaitdoncenexcès!NormalquelesCCMmontrentquasimentseulementlaprésencedementhol
enfinderéaction.
5. EnsuperposantlesdiagrammesE-pHduchloreetdel'eau,onobservequelesionshypochloriteClO−et
l'eauH2Oontdesdomainesdestabilitédisjoints:
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1,23
O2
H2O
IlyadoncréactionentreClO etl'eau,doncselonladateducondionnement,lateneurréelledelasolution
−
enionshypochloriteestpusfaiblequecelleindiquéesurl'étiquette.Cetteréactionestcependantlente.
6. Si l'on chauffe, on a un alcool (le menthol) en présence d'acide : on risque d'effectuer une
déshydratationdel'alcooletdeformerunalcène:
H+
HO
Δ
menthol
7. Sitropd'eaudeJavelestajoutée,elleneréagitpasdirectement:onobtientunesolutiond'eaudeJavel
enmilieuacide,cequivaprovoquerlarétro-dismutationdel'eaudeJavelendichlore:
𝐻𝐶𝑙𝑂 + 𝐻 ! + 𝐶𝑙 ! = 𝐶𝑙! + 𝐻! 𝑂
8. Laréactionestexothermique,ilyaalorsrisquequelasolutionsoitàébullition:
unréfrigérantseraitnécessairepourreliquéfierlesvapeursémises.Unballon
bicoldoitalorsêtreutilisé(cfmontageci-contre).
Nousn'avonspasutilisécetteversiondumontagecarnousnedisposionsquede
tropgrandsbicolspourlefaiblevolumedemilieuréactionnel.
9. LepremiertestauKIutilisésertàvérifierquel'eaudeJavelaétéintroduiteen
excès.EnsuperposantlesdiagrammesE-pHduchloreetdel'iode,onconstate
queHClOetI−ontdesdomainesdestabilitédisjoints.
Ilseproduitdonclaréactionsuivante:
2𝐼 ! = 𝐼! + 2𝑒 ! 𝐻𝐶𝑙𝑂 + 𝐻 ! + 2𝑒 ! = 𝐶𝑙 ! + 𝐻! 𝑂
𝐻𝐶𝑙𝑂 + 2𝐼 ! + 𝐻 ! = 𝐶𝑙 ! + 𝐼! + 𝐻! 𝑂
Il y a formation de diiode, c'est pourquoi la bandelette de
papierprendunecouleurjauneoubrune.
LedeuxièmetestauKIsertàvérifierquelerested'eaudeJavel
abienétédétruite.
IO3−
10. LaspatuledesulfitedesodiumaprèslepremiertestauKI
sertàdétruirel'excèsd'eaudeJavel:
I2
I−
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𝐻𝐶𝑙𝑂 + 𝐻 ! + 2𝑒 ! = 𝐶𝑙 ! + 𝐻! 𝑂
𝑆𝑂!!! + 𝐻! 𝑂 = 𝑆𝑂!!! + 2𝐻 ! + 2𝑒 !
𝑆𝑂!!! + 𝐻𝐶𝑙𝑂 = 𝑆𝑂!!! + 𝐶𝑙 ! + 𝐻 !
11. Il faut tout d'abord extraire le peu de menthone dissoute dans la phase aqueuse à l'aide d'éther
diéthylique. On récupère la phase organique. On effectue plusieurs lavages basiques à l'aide d'une
solutiondesoudepouréliminerlestracesacidesprésentesenphaseorganique.Aprèschaquelavage,
onvérifielapHdelaphaseaqueuseetons'arrêtequandelleestbasique.Onsècheensuitelaphase
organiquedansunerlenmeyeràl'aidedesulfatedemagnésiumanhydre.Enfin,onfiltrelasolutionsur
unfiltreplisséplacédansunentonnoirsec,etonrécupèrelasolutiondansunballonsec.Lesolvantest
enfinévaporéàl'aided'unévaporateurrotatif.
12. Danslecasd'unlavage,leproduitd'intérêtestenphaseorganique,onlavelaphaseorganiqueavec
unephaseaqueusepourluienleversesimpuretés.Leproduitn'apaschangédephase.
Dans le cas d'une extraction, le produit est en phase aqueuse, on l'extrait avec une phase organique
pourrécupérerleproduit.Leproduitachangédephase.
13. Le menthol est le réactif limitant, on attend donc 𝑚!"#$!!"#,!! = 𝑛!"# 𝑀!"#$!!"# = 0,0125 ×
154,3 = 1,93 𝑔dementhone.
ℛ=
𝑚!"#$!!"#,!"#
𝑚!"#$!!"#,!!
14. Chromatographiesurcouchemince:
On observe 2 taches dans le produit, dont l'une correspond
au menthol de départ, et l'autre au produit formé,
certainement la menthone. Le produit obtenu est donc
1 : menthol (réactif initial)
impur,laréactionn'apasététotale.
2 : produit brut obtenu
LementholpeutétablirdesliaisonsHaveclasilice,doncilva
3 : co-dépôt (= 1 + 2)
êtreplusretenusurlesupportetmoinsmigreravecl'éluant,
tandisquelamenthone,quinepeutpasétablirdeliaisonsH
va être entraînée par l'éluant, c'est pourquoi son rapport
frontal(0,66)estsupérieuràceluidumenthol(0,39).
15. La CCM montre que le produit brut est impur. Ce résultat est confirmé par la mesure de l'indice de
1
2
3
réfractionquiestdifférentdeceluidelamenthone(1,442).
16. Lamenthoneestunliquide,onpourraitlapurifierpardistillationfractionnéesouspressionréduite(car
satempératured'ébullitionestélevée),ouparchromatographiesurcolonne.
17. Spectre
Bandescaractéristiques
Composé
−1
environ3000cm :vibrationd'élongationC−H
A
environ1710cm−1:vibrationd'élongationC=O
menthone
−1
environ1500cm :vibrationdedéformationC−H
environ3300cm−1(large):vibrationd'élongationO−H
B
environ3000cm−1:vibrationd'élongationC−H
menthol
−1
environ1500cm :vibrationdedéformationC−H
DanslespectreIRdelamenthone,onobserveuntrèslégerpicvers3300cm−1,indiquantunetrèsfaible
proportiondementholdanslamenthonesynthétisée.
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