OLYMPIADES RÉGIONALES DE CHIMIE 2011/2012 FRANCHE-COMTE N° d’anonymat : Partie 1 (Sur 10 points) 1/3 Rôles de l’eau en chimie organique Données : Formule brute Masse molaire densité TF (°C) 1,05 - 26 -1 ( g.mol ) benzaldéhyde C7H6O 106 hydroxyde de potassium KOH 56 éther diéthylique C4H10O 74 0,71 alcool benzylique C7H8O 108 1,04 acide benzoïque C7H6O2 122 Espèce chimique Benzaldéhyde Acide benzoïque Alcool benzylique Hydroxyde de potassium Solubilité dans l’eau Très faible Très faible sous forme acide (pH ˂ 4), très élevée sous forme d’ion benzoate Faible Très grande 380 -15 122 Solubilité dans l’éther diéthylique Très grande Faible sous forme acide, très faible sous forme basique Très grande Très faible En TP, vous avez effectué la réaction de Cannizzaro qui conduit, à partir d’un aldéhyde en milieu basique, à la synthèse de l’alcool et de l’acide carboxylique correspondant. 1. La réaction de Cannizzaro nécessite de chauffer le mélange réactionnel à l’aide d’un montage à reflux. a. Schématiser et légender le montage à reflux 1 b. Pourquoi faut-il chauffer le mélange réactionnel ? Pour accélérer la réaction 0,5 OLYMPIADES RÉGIONALES DE CHIMIE 2011/2012 FRANCHE-COMTE N° d’anonymat : Partie 1 (Sur 10 points) 2/3 c. Quel est l’intérêt de ce type de montage ? Le réfrigérant permet de condenser les vapeurs de réactifs et de produits. Ces vapeurs se liquéfient puis retombent dans le mélange réactionnel. Pas de perte de matière, meilleur rendement. 0,5 d. Quel est le rôle des billes de verre ajoutées dans le ballon lors du chauffage ? Réguler l’ébullition 0,5 Qu’appelle-t-on réaction de dismutation ? 2. Réaction d’oxydoréduction au cours de laquelle une espèce chimique réagit avec elle-même, l’une jouant le rôle d’oxydant et l’autre, le rôle de réducteur. 0,5 3. On fait réagir 20 mL de benzaldéhyde en présence de 20 g d’hydroxyde de potassium. a. Quel est le rôle de l’hydroxyde de potassium ? Permet d’être en milieu basique. 0,5 b. Calculer les quantités de matière des réactifs introduits. m(KOH) - ni(HO ) = ni(KOH) = 20 = 3,6x10-1 mol = M(KOH) dxV ni(C7H6O) = 56 1.05 x 20 = 2,0x10-1 mol = M(C7H6O) 0,5 106 0,5 c. Quel est le réactif limitant ? Si C7H6O réactif limitant : xmax = ½ * 0,20 = 0,10 mol Si HO- réactif limitant : xmax = 0,36 mol. 0,5 Donc xmax = 0,10 mol et le benzaldéhyde est le réactif limitant. 4. Après la réaction, on ajoute de l’eau dans le milieu réactionnel. On agite puis on verse le mélange dans une ampoule à décanter. On ajoute ensuite de l’éther diéthylique. a. Pourquoi ajoute-t-on de l’éther ? L’éther est le solvant permettant d’extraire l’alcool benzylique du mélange réactionnel. 0,5 OLYMPIADES RÉGIONALES DE CHIMIE 2011/2012 FRANCHE-COMTE Partie 1 (Sur 10 points) N° d’anonymat : 3/3 b. Schématiser l’ampoule à décanter et préciser en détail son contenu. Schéma correct de l’ampoule à décanter Présence des deux phases : - Phase supérieure : organique : éther + alcool benzylique - Phase inférieure : aqueuse : eau + ions benzoate, potassium et hydroxyde 0,5 1 c. Justifier la position relative des deux phases. L’éther est moins dense que l’eau donc il constitue la phase supérieure. 0,5 5. Dans les synthèses organiques, le sulfate de magnésium anhydre est souvent utilisé. Quel est son rôle ? Il est utilisé pour sécher, enlever les traces d’eau de la phase organique. 0,5 6. L’acide benzoïque solide, obtenu en fin de synthèse par ajout d’acide chlorhydrique, est récupéré par filtration sous vide. a. Donner l’autre nom de ce type de filtration ? Filtration sur Büchner 0,5 b. Quel est l’avantage d’une filtration sous vide par rapport à une filtration classique ? Plus rapide, plus efficace 0,5 c. Pourquoi faut-il « laver » le solide lors de l’essorage ? Pour enlever les traces d ‘acide. 0,5 7. Après obtention de l’acide benzoïque, on effectue une recristallisation. Quel est le rôle de la recristallisation ? Purifier le solide obtenu 0,5