e2 14-15

Épreuve de CHIMIE
Nom :
No :
Examen 2, Mai 2015
Classe : 1SA – 1SB
Durée : 100 min
 L’usage d’une calculatrice non programmable est permis
 Ce sujet comporte 3 pages numérotées de 1/3 à 3/3
Données :
Masses molaires atomiques en g.mol-1 : M(H) = 1,0 ; M(C) = 12 ; M(O) = 16
Premier exercice (2 points)
Réactions en chimie organique
Ecrire les équations des réactions permettant d’obtenir :
1. Le 1,2-dibromoéthane à partir de l’éthanol (2 réactions)
2. Le 1-chlorobutane à partir du butanal (2 réactions)
Deuxième exercice (4 points)
Formation d’un hydrocarbure gazeux
Un acide organique (A) dérivant d’un monoalcool saturé (B) subit la décarboxylation et fournit un
composé (C) selon la réaction d’équation suivante : CnH2nO2 → CO2 + Cn-1H2n
La densité de (C) par rapport à CO2 est égale à 1.
1. Montrer que n = 4
2. Préciser la famille de (C).
3. La chloration de (C) conduit à un dérivé dichloré.
3.1 Ecrire les formules développées possibles des dérivés dichlorés obtenus et les nommer.
3.2 Indiquer le type d’isomérie qui existe entre ces dérivés dichlorés.
4. Ecrire la formule semi-développée de l’acide (A) sachant que sa chaîne carbonée est ramifiée
et le nommer.
5. Déduire la formule topologique de l’alcool (B) et le nommer.
Troisième exercice (5,5 points)
Aldéhyde ou cétone ?
Un alcène (Y) a pour formule brute C4H8.
1. Ecrire les formules semi-développées des trois isomères de constitution possibles des alcènes
de formule brute C4H8.
2. L’hydratation de l’alcène (Y) conduit à la formation de deux alcools (A) et (B).
2.1 Ce renseignement permet d’éliminer l’un des trois isomères précédents. Le nommer.
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2.2 Vérifier si l’alcène éliminé présente deux stéréoisomères.
3. Les alcools (A) et (B) subissent tous deux l’oxydation ménagée.
Identifier l’alcène (Y).
4. Soient (F) et (G) les produits de l’oxydation ménagée issus respectivement de (A) et (B).
(F) et (G) donnent un précipité jaune avec la 2,4-D.N.P.H Conclure.
5. (F) colore en rose le réactif de Schiff alors que (G) est sans action sur le réactif de Schiff.
Indiquer la famille chimique de (F) et celle de (G).
6. Ecrire les formules semi-développées de (A), (B), (F) et (G). Les nommer.
7. Un des deux alcools (A) et (B) est chiral. Représenter, selon Cram, ses deux formes
énantiomères.
Quatrième exercice (8,5 points)
Obtention de l’acétate d’isoamyle
On désire préparer un ester à odeur de banane qui est utilisé pour aromatiser certains sirops. Cet ester
est l’acétate d’isoamyle ou éthanoate de 3-méthylbutyle de formule
CH3 – C – O – CH2 – CH2 – CH – CH3
O
CH3
Principe de la manipulation
On le prépare par action d’un acide (A) sur un alcool (B). La réaction se fait à chaud. On extrait par
distillation fractionnée l’ester formé.
Acide (A)
Alcool (B)
Ester
Solubilité dans
l’eau
Bonne
Très faible
Très faible
Masse molaire
en g.mol -1
60
88
130
Masse volumique en
g.mL-1
1,05
0,81
0,87
Température
d’ébullition en °C
118
128
143
Première étape
Dans un ballon de 100 mL, on introduit un volume V1 = 44,0 mL d’alcool (B) et un volume V2 d’acide (A).
On y ajoute avec précaution 1 mL d’acide sulfurique concentré et quelques grains de pierre ponce.
On adapte un réfrigérant à boules et on réalise un chauffage à reflux.
Deuxième étape
Après refroidissement, on verse dans le ballon une solution saturée d’eau salée, on agite et on verse
dans une ampoule à décanter.
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Il se forme deux couches liquides non miscibles dont l’une contient l’ester et l’alcool n’ayant pas réagi.
On la récupère, on la traite par du bicarbonate de sodium.
La nouvelle phase organique formée est traitée par du sulfate de magnésium anhydre. On filtre et on
recueille un filtrat qu’on soumet à une distillation fractionnée. On surveille la température et on
recueille la fraction constituée de l’acétate d’isoamyle.
On donne ci-dessous les montages du chauffage à reflux et celui de la distillation fractionnée.
Montage 1
Montage 2
1. En utilisant les formules semi-développées des composés organiques, écrire l’équation de la
réaction de formation de l’acétate d’isoamyle. Nommer les réactifs (A) et (B).
2. Calculer le volume V2 d’acide nécessaire pour que le mélange initial soit équimolaire.
3. Indiquer le rôle :
3.1 de la pierre ponce
3.2 de l’acide sulfurique
3.3 du chauffage à reflux
3.4 du bicarbonate de sodium
3.5 du sulfate de magnésium anhydre
4. Faire un schéma annoté de l’ampoule à décanter en précisant la position des phases organique
et aqueuse, après le relargage par l’eau salée.
5. 5.1Indiquer lequel des deux montages 1 ou 2 est utilisé pour récupérer l’acétate d’isoamyle à la
fin de la deuxième étape.
5.2 Nommer les éléments du ce montage repérés par les lettres C, D, E, F.
6. Déterminer la masse théorique d’ester obtenue s’il s’agissait d’une réaction totale.
7. En réalité, on récupère 26,3 g d’ester. Calculer le rendement de cette réaction à ce stade.
8. 8.1 Pour améliorer le rendement, Nommer un réactif susceptible de remplacer l’acide (A).
8.2 Ecrire l’équation la réaction de ce réactif sur l’alcool (B).
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