0 - Eduscol

1/5
Calculatrice autorisée.
PH ET PRÉCIPITATION
Données (à 25 °C) :
• Produit de solubilité de l’hydroxyde d’aluminium : pKS = 33
• Constante d’acidité du couple NH4+/ NH3 : pKA = 9 ,2
• Produit ionique de l’eau : pKe = 14
1. Une solution aqueuse d’ammoniac NH3 a pour concentration molaire 0,20 mol.L-1.
1.1. Sans aucun calcul, expliquer si cette solution est acide, neutre ou basique.
1.2. Calculer le pH de cette solution ; démontrer la relation utilisée.
2. On considère 1,0 L d’un mélange (M) contenant 0,20 mol d’ammoniac et 0,20 mol de chlorure
d’ammonium.
2.1. Indiquer la nature de cette solution.
2.2. Préciser les propriétés d’un tel mélange.
2.3. Donner la valeur du pH de (M) – aucun calcul n'est demandé.
3. On dissout en milieu acide 1,0×10-2 mol de chlorure d’aluminium dans 1,0 L d’eau. On augmente
progressivement le pH en y ajoutant de la soude concentrée ; le volume de la solution reste constant. On
observe la formation d'un précipité (hydroxyde d’aluminium) qui se redissout.
3.1. Écrire l’équation de la réaction traduisant la formation du précipité d'hydroxyde d'aluminium.
3.2. Donner l'expression du produit de solubilité KS de l’hydroxyde d’aluminium.
3.3. Calculer le pH à partir duquel l'hydroxyde d'aluminium commence à précipiter.
3.4. La redissolution du précipité a lieu en milieu basique selon la réaction :
Al(OH)3(s) + HO−[Al(OH)4]−
La constante de cet équilibre est K = 100.
3.4.1. Donner l’expression littérale de K.
3.4.2. En déduire la valeur du pH pour laquelle la dernière trace de précipité disparaît.
BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE -- SESSION 2004
SÉRIE SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE
SPÉCIALITÉ : CHIMIE DE LABORATOIRE ET DE PROCÉDÉS INDUSTRIELS
Épreuve : PHYSIQUE - CHIMIE
CHIMIE
Durée 3 h Coefficient 4

2/5
CHIMIE STRUCTURALE ET ÉLECTROCHIMIE
Les questions 1 et 2 sont indépendantes.
Données :
• Masse molaire : MAg = 108 g.mol-1
• Numéro atomique du fer : Z = 26
• Charge d’une mole d’électron : 1 F = 96500 C.mol-1
1. Configurations électroniques
1.1. Donner la structure électronique de l’atome de fer dans son état fondamental.
1.2. Préciser à quel bloc d’éléments (s, p, d ou f) de la classification périodique appartient le fer.
Justifier.
2. Étude d’une pile argent/zinc
Une pile est constituée à partir de deux demi-piles, reliées par un pont salin :
• demi-pile n° 1 : un fil d’argent de 1,08 g plongeant dans une solution contenant des ions Ag+ à la
concentration 0,10 mol.L-1 ;
• demi-pile n° 2 : une lame de platine plongeant dans une solution contenant des ions Fe2+ à la
concentration 0,20 mol.L-1 et des ions Fe3+ à la concentration 0,20 mol.L-1.
La réaction (1) : Fe2+ + Ag+ Ag(s) + Fe3+ a pour constante K = 3,0, à 25 °C. Elle peut se produire,
dans un sens à déterminer, lorsque la pile débite.
2.1. Donner l’expression du quotient de réaction Qr, pour la réaction (1) ; calculer sa valeur dans
l'état initial, avant que la pile débite.
2.2. En déduire alors dans quel sens la réaction a lieu lorsque la pile débite.
2.3. Préciser la nature de l'anode et de la cathode de cette pile.
2.4. Faire un schéma annoté de la pile ; indiquer le sens du passage du courant et le sens de
déplacement des électrons. Indiquer les polarités de la pile.
2.5. Donner les équations des réactions qui se produisent à chaque électrode.
2.6. On laisse la pile débiter et on constate au bout d'un certain temps que le fil d'argent a
complètement disparu. Déterminer la quantité d'électricité qui a alors traversé le circuit.

3/5
ANALYSE D'UN COMPOSÉ ORGANIQUE
Données Élément CH O
Masse molaire (g.mol-1)12,0 1,0 16,0
1. A est un ester de masse molaire 130 g.mol–1. L'analyse élémentaire de A donne les résultats
suivants :
% C : 64,6 % H : 10,8 %O : 24,6
Vérifier, en explicitant les calculs, que la formule brute de A est C7H14O2.
2. On fait réagir à chaud l'ester A avec une solution aqueuse de potasse (K+ + OH−). Cette réaction
donne de l'éthanol et un anion organique B.
L’action d’un acide fort sur B donne un composé neutre B'. Le spectre infrarouge de B' est fourni
ci-dessous.
2.1. Donner la formule brute de B, puis de B' ; justifier la réponse.
2.2. Identifier les bandes qui caractérisent la fonction organique portée par B'.
2.3. Écrire les formules semi-développées et donner les noms en nomenclature officielle de
tous les isomères de chaîne correspondant à la formule brute de B'.
2.4. Indiquer le nom de B’ sachant qu’il s’agit d’une molécule chirale : justifier la réponse.
3. Écrire la formule semi-développée de A et donner son nom en nomenclature officielle.

4/5
PRÉPARATION D'UN MÉDICAMENT : LA BENZÉDRINE
On étudie la synthèse d'un produit à usage pharmaceutique: la benzédrine, stimulant du système nerveux
central. La formule semi-développée de la benzédrine est :
CH2CHCH3
NH2
Données
Élément CH O
Numéro atomique 6 1 8
a) Le benzène réagit avec le méthanol anhydre en présence d'acide sulfurique. On obtient M,
C6H5CH3.
b) L'action du dichlore gazeux, sous une forte lumière ultraviolette, sur M conduit à un composé N
de formule brute C7H7Cl (dont le nom trivial est chlorure de benzyle).
c) N réagit avec le magnésium dans l’éther anhydre : on obtient P.
d) P traité par de l'éthanal anhydre donne Q.
e) L'hydrolyse de Q en milieu acide aboutit à R.
f) La réaction du pentachlorure de phosphore avec R conduit à S.
g) Finalement S est transformé en benzédrine par réaction avec l'ammoniac.
1. Étude de l'étape a).
1.1. Écrire l’équation de la réaction mise en jeu.
1.2. La réaction mise en jeu est une "substitution électrophile". Expliquer le terme "électrophile" et
identifier l'espèce électrophile intervenant.
2. Étude de la réaction b).
2.1. Écrire l'équation de la réaction mise en jeu.
2.2. Donner le nom officiel de N.
3. Étude des étapes c) à e).
3.1.Écrire, pour chacune de ces étapes, l’équation de la réaction mise en jeu.
3.2. Indiquer les noms officiels des composés P et R.
4. Étude des étapes f) et g).
4.1. Écrire, pour chacune de ces étapes, l’équation de la réaction mise en jeu.
4.2. Montrer que la molécule de benzédrine est chirale.
4.3. Donner la représentation de Cram des deux énantiomères de la benzédrine.
4.4. Préciser lequel des deux énantiomères possède la configuration absolue S ; justifier la
réponse.

5/5
SPECTROSCOPIE INFRAROUGE.
Table des nombres d’onde des vibrations de valence et de déformation.
Liaison Nature Nombre d’onde
cm-1 Intensité
O-H alcool libre Valence 3590-3650 F ; fine
O-H alcool lié Valence 3200-3600 F ; large
N-H amine primaire : 2 bandes
secondaire: 1 bande Valence 3300-3500 m
Cdi-H Valence ≈ 3300 m ou f
Ctri-H Valence 3030-3100 m
Ctri-H aromatique Valence 3000-3100 m
Ctet-H Valence 2850-2970 F
Ctri-H aldéhyde Valence 2700-2900 m
O-H acide carboxylique Valence 2500-3200 F à m ; large
C≡C alcyne Valence 2100-2260 f
C=O aldéhyde et cétone Valence 1650-1730
abaissement de 20à 30 cm-1 si
conjugaison
F
C=O acide Valence 1725-1700 F
C=C alcène Valence 1620-1690 m
C=C aromatique Valence 1450-1600 Variable ; 3 ou 4
bandes
N-H amine Déformation 1560-1640 F ou m
Ctet-H Déformation 1430-1480 F
Ctet-H (CH3)Déformation 1370-1390 F ; 2 bandes
Ctet-O alcool Valence 1010-1200 F
Ctet-N amine Valence 1020-1250 m
Ctet-F Valence 1000-1400 F
Ctri-H de -HC=CH- (E)
(Z)Déformation
Déformation 960-970 670-730 F m
Ctri-H aromatique monosubstitué Déformation 730-770 et 680-720 F ; 2 bandes
Ctri-H aromatique
o-disubstitué
m-disubstitué
p-disubstitué
Déformation
Déformation
Déformation
735-770
750-800 et 680-720
800-860
F
F et m ; 2 bandes
F
Ctet-Cl Valence 600-800 F
Ctet-Br Valence 500-750 F
Ctet-I Valence ≈ 500 F
F:fort ; m:moyen : ; f: faible
CCtri trigonal : CCdi digonal : C
Ctet tétragonal :