Corrigé - Olympiades de chimie

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I. LES CHEVEUX
" Que je l'adore et qu'elle est blonde comme
les blés " Alfred de Musset (Qui j'ose aimer)
1) Parmi ces pièces de théâtre, laquelle n'a
pas été écrite par Musset ? (Cocher la case)
Les caprices de Marianne
On ne badine pas avec l'amour
Hernani x
Lorenzaccio
2) La couleur naturelle des cheveux dépend
de la présence de pigments, les mélanines,
de leur abondance et de leur répartition.
Le produit de départ de la biosynthèse de la
mélanine est la thyrosine de formule ci-
contre :
a) Entourer et donner le nom des groupes fonctionnels présents.
OH : phénol, NH
2
: amine, COOH : acide carboxylique.
b) Cette molécule possède un carbone asymétrique. Lequel ?
CH.
c) La présence de ce carbone entraîne l'existence de deux énantiomères. Notre sens
olfactif distingue l'énantiomère gauche de l'énantiomère droit. Pourquoi ?
Les récepteurs olfactifs sont stéréospécifiques.
d) Le prix Nobel de chimie 2001 a été attribué à des chercheurs sur l'énantiomérie. Dans
quelle ville est remis le prix Nobel ? (Souligner la bonne réponse)
Stockholm Rome Paris New-York Nobel en Lituanie
e) Le prix Nobel a été créé par : (Souligner la bonne réponse)
M. Nobel inventeur de la dynamite M. Rockfeller industriel américain richissime
Napoléon en 1807 Albert Einstein en 1935
f) Le(s)quel(s) parmi ces scientifiques français n'a (ont) pas eu le prix Nobel ? (Souligner la
(les) bonne(s) réponse(s))
Marie Curie Frédéric Joliot
Antoine Lavoisier Georges Charpak Yves Coppens
QUESTIONNAIRE SUR LE
THÈME DE LA BEAUTÉ.
Académie de Nantes.
NOM :
Prénom :
Centre :

2
g) Laquelle des ces matières n'a pas de prix Nobel ? (Souligner la bonne réponse)
Physique
Mathématiques Littérature Economie Médecine
h) A quoi servent les acides aminés dans l'organisme humain ?
Synthèse des protéines.
i) Choisir parmi les réponses ci-dessous combien il y a d'acides aminés qui servent chez les
mammifères : (Souligner la bonne réponse)
10
20 50 100 1500 5000
3) La coloration dite oxydative est la seule qui permette une coloration notable et durable même
pour les cheveux blancs car le colorant se forme après avoir pénétré au cœur même de la tige
pilaire. L'oxydant utilisé est le peroxyde d'hydrogène H2O2 en milieu basique.
a) Écrire la demi-équation rédox du couple H2O2 / H2O en milieu basique. (Pour cela on
équilibre en milieu acide puis on ajoute le nombre d'ions HO- nécessaires de chaque coté
de l'équation : H+ + HO- = H2O)
H
2
O
2
+ 2 H
2
O + 2 e
-
= 2 H
2
O + 2 HO
-
b) L'eau oxygénée est utilisée comme oxydant. Quel autre effet de l'eau oxygénée peut-on
avoir ?
Décolorant.
c) Quelle espèce chimique utilise-t-on pour rendre le milieu basique (alcalin) ?
Ammoniaque.
L'eau oxygénée va oxyder un précurseur du colorant qui n'étant pas trop gros a pu pénétrer dans
le cheveu, par exemple le paradiaminobenzène.
d) Écrire en milieu basique la demi-équation du couple :
A + 2 H
2
O + 2 e
-
= B + 2 HO
-
A B
e) Écrire l'équation-bilan complète de l'eau oxygénée sur le précurseur.
B + H
2
O
2
-> A + 2 H
2
O
La para-di-iminoquinone est très instable et va réagir avec une base de couplage présent dans le
milieu :
f) Quelle différence peut-on voir entre la base de couplage et
le précurseur ? Comment s'appellent de telles molécules ?
para-di-iminoquinone paradiaminobenzène

3
Isomères : para et méta.
Par une succession d'oxydations et de couplages, on aboutit à des molécules colorées du type
suivant :
g) Quelle est la formule brute de cette molé-
-cule ?
C
18
H
18
N
6
h) Qu'est-ce qu'un groupe chromophore ?
Un groupement fonctionnel qui absorbe la lumière : C=C, C=N.
i) Quel est le domaine des longueurs d'onde du visible ?
400 à 800 nm.
j) Dans quel domaine de couleur du spectre visible cette molécule va-t-elle absorber ?
Jaune.
4) Égyptiens, Grecs, Hindous,…ont largement mis en œuvre des substances pour combattre la
canitie. L'éthanoate (ou acétate) de plomb était très répandu chez les Romains sans qu'ils en
connaissent les dangers !
a) Qu'est-ce que la canitie ?
Avoir les cheveux blancs.
b) Sachant que l'ion plomb est Pb 2+ , donner la formule de l'éthanoate de plomb ?
(CH
3
-COO)
2
Pb
c) Comment appelle-t-on la maladie due aux sels de plombs ?
Saturnisme.
5) En raison de la lente décomposition de l'eau oxygénée, la concentration des solutions
commerciales n'est pas connue avec précision. Il est donc nécessaire de les doser avant
utilisation. On dilue 20 fois une solution commerciale et on dose 10 mL de cette solution par du
permanganate de potassium légèrement acidifié à 0,02 mol.L-1. L'équivalence est observée pour
8,6 mL.
a) Écrire les demi-équations rédox des couple MnO4- / Mn2+ et O2 / H2O2 puis l'équation de
dosage.
MnO
4
-
+ 8 H
+
+ 5 e
-
= Mn
2+
+ 4 H
2
O
H
2
O
2
= O
2
+ 2 H
+
+ 2 e
-
5 H
2
O
2
+ 2 MnO
4
-
+ 6 H
+
-> 2 Mn
2+
+ 8 H
2
O + 5 O
2
b) Comment repère-t-on l'équivalence ?
Apparition d’une coloration rose.
c) Déterminer la concentration de la solution diluée puis celle de la solution commerciale.

4
Solution diluée : 0,043 mol.L
-1
Solution commerciale : 0,86 mol.L
-1
II. LE PARFUM.
"Irritant au milieu des jasmins agaçants"
Paul Verlaine (Un dalhia)
1)
Parmi ces fleurs de nos jardins et de nos bois, deux ne
sont pas typiquement des fleurs de printemps, les
repérer par une croix :
Dahlia x
Lilas
Tulipe
Glaïeul x
Muguet
2) L'acétate de benzyle (ou éthanoate de phénylméthyle) est l'un des constituants odorants de
l'essence de jasmin. On peut le préparer par une réaction d'estérification :
CH
3
-COOH + C
6
H
5
-CH
2
OH = CH
3
-COO-CH
2
-C
6
H
5
+ H
2
O
Compléter l'équation bilan avec les formules semi-développées.
3) La réaction d'estérification-hydrolyse a pour constante de réaction K = 4. On part d'un
mélange équimolaire d'acide et d'alcool : 1 mol et 1 mol

5
a) Faire le bilan matière du système au
départ et définir le sens d'évolution du
système en comparant Qr i et K.
b) Faire le bilan matière du système à
l'instant t pendant la transformation
(en faisant intervenir l'avancement de
réaction x).
c) Faire le bilan matière du système à
l'équilibre (en faisant intervenir
l'avancement de réaction xfinal =
xequilibre).
d) Faire le bilan matière du système en
supposant que la réaction soit totale (en
faisant intervenir l'avancement de
réaction xmaximal ).
e) Établir la relation entre K et
l'avancement à l'équilibre.
f) Établir la relation entre K et τ (taux
d'avancement final d'une réaction ).
g) En déduire la valeur de τ.
Q
r i
= O
Q
r i
< 4
Sens direct
n[ester] = n[eau] = x
n[acide] = n[alcool] = 1 – x
n[ester] = n[eau] = x
f
n[acide] = n[alcool] = 1 - x
f
n[ester] = n[eau] = 1
n[acide] = n[alcool] = 0
K = x
f
2
/ (1-x
f
)
2
K = τ
2
/ (1-τ)
2
τ = 0,66
4) Quelle caractéristique de la réaction a-t-on mis en évidence ?
Réaction équilibrée.
5) Pourquoi et quel montage utilise-t-on pour synthétiser l'ester ?
Chauffage au reflux : montage C
6) Lors d'une synthèse de cet ester E, on a utilisé
30 mL de A, 20 mL de B et obtenu 12 g de E.
Calculer le rendement
Masse molaire (g.mol-1) : C : 12 O : 16 H : 1
Rendement = 41 %
Composé A (Acide) B (Alcool) E
g.cm-3 1,049 1,042 1,056