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CollègeNotreDame
deJamhour
ClassedeTerminaleS(SV)
Date:11/05/2011
Durée:105min
1/5
Testdechimie
Présenterletravailavecunsoucid’ordreetdesoin.
L’utilisationdelacalculatriceestautorisée.
ExerciceI:Desestersdansnoscosmétiques (26pts)
Lescosmétiquessontdesproduitsd'hygièneetd'embellissementducorpshumain.Ilssontdeplus
en plus nombreux dans nos salles de bain. Dans cet exercice, on sepropose d'étudier quelques
composantsdesproduitscosmétiques.
1.Lesparabènes.
Lesparabènes(parabenenanglais)sontdesconservateursutilisésdansl'industriecosmétiquepour
empêcher la prolifération des bactéries et des champignons. On les trouve dans bon nombre de
produitsdebeauté:shampoings,gelsdouches,crèmeshydratantes...
Laformulesemidéveloppéedupropylparabenouparahydroxybenzoatedepropyleest:
1.1. Nommerlesgroupescaractéristiques(a)et(b)encadrésdanscettemolécule.(2pts)
Lepropylparabenpeutêtresynthétiséàpartirdedeuxréactifs,leréactifn°1etleréactifn°2.
1.2. Leréactifn°1estl'acideparahydroxybenzoïque.
Écriresaformulesemidéveloppée.(1pt)
1.3. Quelestlenomduréactifn°2?Écriresaformulesemidéveloppée.(2pts)
2.Préparationd'unesterutiliséenparfumerie.
Unprofesseurdécidedefairesynthétiseràsesélèvesdeterminaleunesterutiliséenparfumerie.
Chaque binôme dispose d'un flacon A contenant un acide carboxylique notéR –COOH etd'un
flaconBportantl'étiquettealcoolbenzylique;C6H5–CH2–OH.Leprofesseurindiquequel'acide
carboxyliqueutiliséestsoitl'acideméthanoïque,soitl'acideéthanoïque,soitl'acidepropanoïque.
2.1.Recherchedel'acidecarboxyliqueutilisé.
Chaque binôme dispose d'une solution S obtenue en dissolvant une masse m = 0,90 g d'acide
carboxyliqueAdansunefiolejaugéede1000mL.LesélèvesplacentdansunbécherunvolumeVA
=10,0mLdesolutionS.Ilsplacentdansuneburettegraduéeunesolutionaqueused'hydroxydede
sodium(Na
+(aq) +HO – (aq))deconcentrationmolaireensolutéapportéCB =1,0x10 –2 mol.L 1 et
ilsréalisent un dosagepHmétrique.LacourbeobtenuefigureenANNEXEÀRENDREAVEC
LACOPIE.
C
HO
O
O CH2 –CH2 –CH3
(a) (b)

2/5
2.1.1.Écrirel'équationdelaréactionsupportdudosage.(1pt)
2.1.2.Déterminerlevolumeéquivalent V
E decedosageenexpliquantvotreméthode.(2pts)
2.1.3.Calculerlaconcentrationmolaireen solutéapporté C
A delasolutionS.(2pts)
2.1.4.Calculerlamassemolairedel'acidecarboxyliqueutilisépourréaliserlasolutionSeten
déduirelenomdel'acidecarboxyliqueA.(2pts)
2.1.5.JustifierlavaleurdupHàl’équivalence.(2pts)
2.2.Synthèsedel'ester.
OnintroduitdansunballonunvolumeV=28,4mLd'alcoolbenzyliqueet
un volume V’ d'acide carboxylique pour réaliser un mélange
stoechiométrique,1mLd'acidesulfuriqueconcentréetquelquesgrainsde
pierreponce.Onréaliselemontageschématisécicontreetonchauffeà
ébullitiondoucependantuneheure.
2.2.1. Écrire, avec les formules semidéveloppées, l'équation de la
réactioncorrespondantàlapréparationdel'ester.(1,5pts)
2.2.2.Quellessontlescaractéristiquesdecetteréaction? (1,5pts)
2.2.3. Pourquoi ajouteton de l'acide sulfurique concentré dans le
milieuréactionnel? (0,5pt)
2.2.4.Commentsenommelemontagecicontre?Quelestsonrôle?
(1,5pts)
2.3.Extractiondel'esterpréparé.
Auboutd'uneheure,onrefroiditlemélangeréactionneletonyajoute50
mLd'unesolutionaqueusedechloruredesodiumdemassevolumiquer=
1,20g.mL
–1.Onverselecontenuduballondansuneampouleàdécanter.Onagiteetonlaisse
décanter.
2.3.1.Dansquellephasesesituel’ester?Faireunschémalégendédel'ampouleàdécanteren
justifiantlapositiondesphases.(3pts)
Onéliminelaphaseaqueuse.Onajoutedansl'ampouleàdécanter50mLd'unesolutionaqueuse
d'hydrogénocarbonatedesodium.Onlaissedécanteret onévacuelaphaseaqueuse.Onrinceà
nouveaulaphaseorganiqueàl'eaudistillée.Aprèsdécantation,onrecueillelaphaseorganique
dansun bécher etonlasècheavecdusulfatedemagnésiumanhydre.Onobtient1,3x10
–1 mol
d'ester.
2.3.2.Calculerlaquantitédematièred'alcoolbenzyliqueintroduiteàl’étatinitial.(1pt)
2.3.3.Calculerlerendementdecettesynthèse.(3pts)
2.3.4.Commentaméliorerlerendement,sanschangerlanaturedesréactifs? (2pts)
Données:
Acideméthanoïque
H–COOH
Acideéthanoïque
CH3–COOH
Acidepropanoïque
CH3–CH2–COOH
Massemolaire
M(g.mol
1) 46 60 74
AcidecarboxyliqueA Alcoolbenzylique Ester Eau
Masse
volumique r
(g.mL
–1)
1,05 1,04 1,06 1,00
Formulesemi
développée – –
CH2OH
C
O
OH
R

3/5
Température
d’ébullition
(°C)
118 205 215 100
Solubilité
dansl’eau
salée
Trèsbonne Trèsfaible Trèsfaible –
ExerciceII:Unbijoupeucoûteux (14pts)
L’argentureestunprocédéencoretrèsutiliséquiconsisteàdéposerunefinecouched’argentsurun
métalmoinsnoble,parexempleducuivrepourlafabricationdebaguesbonmarché.Leprotocole
consiste à réaliser une électrolyse en utilisant une solution aqueuse de nitrate d’argent
(Ag
+
(aq) + NO3
–
(aq)) afin de déposersur cettebagueencuivredel’argentsousformesolide.Le
volume de la solution S de nitrate d’argent introduite dansl’électrolyseur sera V =500mL etsa
concentrationensolutéapporté C =4,00×10
3 mol.L 1
.Labagueencuivre,préalablementdécapée,
estcomplètementimmergéedanslasolutionetreliéeparunfilconducteuràungénérateurcommele
décritleschémacidessous.
Une électrode de graphite (considéré comme
inerte) plongée dans la solution, permet la
circulation d’un courant électrique.
L’électrolysecommencelorsdelafermeturede
l’interrupteur K. Le générateur délivre alors
pendant une durée notée Dt  un courant
électriqued’intensité I constante.Auniveaude
l’électrode de graphite, on observe un
dégagementgazeuxetsurl’électrodeconstituée
par la bague, seul un dépôt d’argent apparaît
distinctement.
OnconsidèreraquelesanionsnitrateNO3
– nesubissentaucunetransformationchimiqueaucoursde
l’électrolyse.Ilscontribuentseulementaupassageducourantélectriquedansl’électrolyseur.
Données
Coupleoxydoréducteur: Ag
+(aq)/Ag(s) H +(aq)/H2(g) O2(g)/H2O(
l )
ConstantedeFaraday F=96500C.mol
1 ;
Massesmolairesen g.mol
1 :M(Ag)=107,9 M(H)=1,0 M(O)=16,0
1Bilandel’électrolyse
1.1. Labagueencuivreconstituetellel’anodeoulacathodepourcetteélectrolyse?Justifiervotre
réponseen écrivant lademiéquationdelaréactioncorrespondante.Doitelleêtrereliéeàla
bornepositiveounégativedugénérateurdetensionprésentdanslemontage? (3pts)
1.2. Quelle autre demiéquation d’oxydoréduction est susceptible de se produire à l’électrode
constituéedelabagueencuivre? (1pt)
1.3. Écrirelademiéquationd’oxydoréductionsusceptibledeseproduireàl’électrodedegraphite.
Commentpeutonidentifierlegazdégagé?(2pts)
Bague
en
Electrode
en
SolutionS
K

4/5
1.4. À l’aide des questions précédentes, justifier l’équation suivante traduisant le bilan de
l’électrolyse:4Ag
+
(aq)+2H2O( l)=4Ag(s)+O2(g)+4H
+
(aq)(1pt)
1.5. Laduréedel’électrolyseest Dt =80minetl’intensitéducourantvaut I =24mA.
1.5.1.Déterminerlaquantité n(e
–)
d’électronséchangéependantcettedurée.(2pts)
1.5.2. Déterminer la quantité initiale d’ions Ag
+
,  ni(Ag
+)
, présents à la fermeture de
l’interrupteur.(1pt)
1.5.3. Déterminer la quantité de matière d’argent déposé au bout de la durée de
fonctionnement Dt.(3pts)
1.5.4.Déterminerlamassed’argent m(Ag) déposéesurlabagueencuivre.(1pt)

5/5
ANNEXEÀRENDREAVECLACOPIE
ExerciceI:Desestersdansnoscosmétiques