Exos révision DS alcane-alcools-oxydation-redox

Quelques exercices pour vous entrainer pour les chapitres 11, 12 et 13
Exercice : Comparaison des alcanes et alcools : 5,5 points – environ 15 minutes
1. Ecrire la formule topologique des molécules suivantes :
a. 3-ethyl-2-methylhexane b. 3-ethylcyclopentan-1-ol
2. Nommer les molécules suivantes :
CH3CH
CH2
CH3
CH CH2CH2OH
CH3
3. Attribuer à chaque molécule sa température d’ébullition sous la pression de 1 bar en justifiant la réponse.
Ethanol
Propan-1-ol
Méthane
Ethane
-161 °C
- 89 °C
78 °C
97 °C
1.a b
OH
 : a
: b
2. a. 3,4-diméthylhexan-1-ol b. 3-éthyl-4-méthylhexane
3. Plus la chaine carbonée est longue, plus les interactions de van der Waals sont
fortes. Les températures de changement d’état augmentent. En présence du
groupement hydroxyle, les molécules peuvent établir des liaisons hydrogène qui font
encore augmenter ces températures.
Ethanol
Propan-1-ol
Méthane
Ethane
78 °C
97 °C
-161 °C
- 89 °C
 : vdW
 : liaisons H
 : classement
TOTAL EXERCICE sur 5,5 points
Exercice : alcanes et alcools : 4 points – environ 5 minutes
1. Ecrire la formule topologique des molécules suivantes :
a. 4-méthylpentan-2-ol b. 3-éthyl-4-méthylhexane
2. Nommer les molécules suivantes :
1.a b
 : a
: b
2. a. 2,3-diméthylpentan-1-ol b. 2,3-diméthylpentane
TOTAL EXERCICE sur 4 points

Exercice : Le propan- 1-ol : 4,5 points – environ 10 minutes
Le propan-1-ol est un alcool qui se forme en même temps que l’éthanol lorsqu’une fermentation ne se déroule pas
correctement.
Peu toxique, il est laissé dans des boissons comme le whisky. Dans d’autres circonstances il est éliminé.
1. Donner la formule topologique du propan-1-ol
2. Représenter l’alcool isomère du propan-1-ol. Nommer cet isomère.
3. Quel est le nom de l’alcane qui possède autant d’atomes de carbone ? Possède-t-il des isomères ?
4. De cet alcane et du propan-1-ol, lequel possède la température d’ébullition la plus basse ? Justifier.
1.
2. propan-2-ol
3. Propane- Aucun isomère possible
4. En présence du groupement hydroxyle, les molécules d’alcools peuvent établir des
liaisons hydrogène qui font augmenter les températures de changement d’état par
rapport à l’alcane comptant autant d’autant d’atomes de carbone.
TOTAL EXERCICE sur 4,5 points
Exercice : Oxydation des composés oxygénés : 11 points – environ 30 minutes
Données : Masse molaire de la molécule B : M = 180 g.mol-1
Masse molaire de la molécule d’aldéhyde acétylsalicylque : M = 164 g.mol-1
Masse volumique de l’aldéhyde acétylsalicylque : ρ = 1,17 g.mL-1
On réalise l'oxydation d'une quantité d’un volume V = 10 mL d'aldéhyde
acétylsalicylique C9H803 (voir écriture topologique ci-jointe) afin d'obtenir la
molécule B de formule brute : C9H804.
L'oxydation est réalisée par un volume V’=100 mL d’ions permanganate en
solution avec une concentration effective [MnO4-] = 1,0 mol.L-1. La solution est acidifiée. En fin de réaction, le
milieu est filtré sous pression réduite afin de recueillir la molécule B solide.
1. Repérer les groupes caractéristiques de la molécule d’aldéhyde acétylsalicylique et nommer celui que
vous connaissez.
2. Ecrire la molécule B obtenue en fin de réaction, en écriture topologique.
3. Ecrire les deux demi-équations correspondant aux couples MnO4-/Mn2+ et C9H804/ C9H803
4. Ecrire l’équation de réaction de la transformation permettant d’obtenir B à partir de C9H803 par oxydation
avec l’ion permanganate.
5. Réaliser un schéma légendé de la filtration Buchner.
6. Calculer la quantité de matière initiale d'aldéhyde acétylsalicylique.
7. Calculer la quantité initiale d'ion permanganate.
8. A l’aide d’un tableau d’avancement, calculer la quantité de B maximale obtenue.
9. On obtient une masse m’ =1,24 g de B. Définir puis calculer le rendement de cette synthèse.
Exercice : Oxydation des composés oxygénés
groupement carbonyle
 (2 groupes)
 (carbonyle)
MnO4- + 8 H+ + 5e- = Mn2+ + 4 H20
C9H804 + 2H+ + 2e- = C9H803 + H20
MnO4- + 8 H+ + 5e- = Mn2+ + 4 H20 X2
C9H804 + 2H+ + 2e- = C9H803 + H20 x 5

L’équation finale est donc : 2 MnO4- + 16 H+ + 5 C9H8O3 + 5 H20 → 2 Mn2+ + 8 H20 + 5
C9H804 + 10 H+
Après simplification : 2 MnO4- + 6 H+ + 5 C9H8O3 → 2 Mn2+ + 3 H20 + 5 C9H804
Montage de filtration sur Buchner
Quantité de matière initiale d'aldéhyde acétylsalicylique
n1 = m/M =ρV/M = 1,17x10/164 =7,1.10-3 mol
 (relation)  AN
Ion MnO4- : n2 = CV= 100.10-3 x 1,0 = 1,0.10-1 mol
 (relation)  AN
Equation
2 MnO4- + 6 H+ + 5 C9H8O3 → 2 Mn2+ + 3 H20 + 5 C9H804
EI
n2
Excès
n1
0
Solvant
0
EF
n2 - 2xmax
Excès
n1 - 5xmax
2xmax
Solvant
5xmax
Hyp : MnO4- limitant : n2 - 2xmax = 0 Soit xmax = n2/2 = 5,0.10-2 mol
Hyp : C9H8O3 limitant : n1 - 5xmax = 0 Soit xmax = n1/5 = 1,4.10-3 mol < 5,0.10-2 mol
Donc C9H8O3 limitant et MnO4- est en excès
A la fin de la réaction nB = 5xmax = 5x n1/5 = n1 = 7,1.10-3 mol
 (tableau)
 2 hypothèses
Rendement = mexp/mthéo x 100
Calcul de la masse théorique : mB = nB x M = 7,1.10-3 x 180 = 1,28 g
Rendement : 1,24/1,28x100 = 97 %
def
 calcul m
 Calc rdt
Résultats sans unité ou avec une unité incorrecte
- 0,5
Nombres de chiffres significatifs non respectés
- 0,5
TOTAL EXERCICE 2 sur 11 points
Exercice : La vanille : 11,5 points – environ 35 minutes
L'arôme de vanille est présent dans de nombreuses préparations alimentaires et dans divers médicaments. Cet
arôme est principalement dû à la vanilline (3), espèce chimique qu'il est possible d'extraire des gousses de vanille.
Les extraits de vanille naturelle étant très chers, on utilise essentiellement de la vanilline de synthèse. Celle-ci
peut être réalisée à partir de l'isoeugénol (2), espèce dérivée de l'eugénol (1). L'eugénol peut-être extrait des clous
de girofle ou des feuilles de laurier de Californie par hydrodistillation. La synthèse de la vanilline à partir de
l'eugénol est schématisée ci-dessous : par chauffage en milieu basique l'eugénol est transformé en isoeugénol qui
est ensuite oxydé en vanilline (θfus = 82 °C).
Questions
1. a. Rappeler ce qu'est une hydrodistillation.
b. Faire un schéma légendé d'un montage d'hydrodistillation.
2. a. L'eugénol (1) et l'isoeugénol (2) sont-ils isomères ?
b. L'isoeugénol présente-t-il l'isomérie Z / E ? Si oui, l'isomère représenté est-il l'isomère E ou l'isomère Z ?
c. L'eugénol a-t-il plus ou moins de liaisons conjuguées que l'isoeugénol ?
3. La synthèse de la vanilline à partir de l'eugénol est une hémisynthèse. Justifier.
4. Lors de l'oxydation de l'isoeugénol, effectuée à 15°C, il se forme également de l'éthanal (θéb = 20 °C).
a. Quelle est la formule semi-développée de l'éthanal ?
b. Comment séparer la vanilline de l'éthanal en fin de synthèse ?
c. Faire un schéma légende du dispositif utilisé.
5. Quels groupes caractéristiques sont présents dans la vanilline ?
6. a. Comment vérifier que la vanilline est un aldéhyde ?
b. Proposer deux techniques permettant de vérifier que le produit formé est la vanilline.
1. L’hydrodistillation (porgramme 2nde) est un proceed permettant d’extraire une
molecule naturelle de son milieu. On plonge les feuilles de laurier ou les clous de
girofle dans l’eau. On fait chauffer. L’eau s’évapore et entraine avec elle les molecules
odorantes , ici l’eugénol.
1b.

2a. Les formules brutes de l’eugénol et de l’isoeugénol sont les mêmes. Par contre la
succession des liaisons est différente. Les deux molécules sont isomères
 (def)
 (réponse)
2b. Les substituants sur chaque carbone de la double liaison C=C sont différents. Il y a
donc isomérie Z/E. Dans l’exemple, les plus gros substituants sont de part et d’autres de la
double liaison. Il s’agit de l’isomère E.
 (def)
 (réponse)
2c. L’eugénol possède 3 doubles liaisons conguguées (doubles liaisons séparées par une
seule liaisons simple). L’isoéeugénol en possède 4.
 (def)
 (réponse)
3. La synthèse de la vanilline se fait à partir de l’eugénol, qui st une molécule naturelle. Il
s’agit bien d’une hémisynthèse.
 (def)
4. a.
4b. A température ambiante, l’éthanal est liquide (voir gazeux) et la vanilline est solide. Il
faut donc les séparer par filtration sous buchner pour gagner en efficacité et en rapidité.
4c.
5. La vanilline compte un groupement hydroxyle (alcool) et un groupement carbonyle
(aldéhyde)
6a. Il faut mettre la vanilline avec un peu de liqueur de fehling et faire chauffer. S’il y a
formation d’un précipité rouge, on vérifie la présence d’un aldéhyde.
6b. Pour vérifier que l’on a bien de la vanilline, on peut mesurer sa température de fusion
(banc de Kofler) ou faire une chromatographie sur couche mince avec de la vanilline
commerciale.
TOTAL EXERCICE sur 11,5 points

Exercice : Pile zinc‐argent : 4,5 points – environ 15 minutes
La pile zinc‐argent est constituée de deux demi‐piles reliées par un pont salin.
1. D’après les indications fournies par l’ampèremètre, indiquer le sens de circulation du courant dans le circuit
extérieur et la polarité des électrodes
2. En déduire le sens de déplacement des
électrons.
3. Ecrire les demi-équations aux électrodes et
attribuer le nom de cathode ou anode à
chacune des électrodes.
4. En déduire l’équation de fonctionnement de
la pile.
5. Comment évolue la concentration en ion
argent lorsque la pile fonctionne ?
Exercice : Pile zinc‐argent :
L’ampèremètre indique une valeur positive : le courant entre donc par sa borne mA. Le
courant se déplaçant de la borne + à la borne ‐, l’électrode d’argent est la borne positive et
l’électrode de zinc est la borne négative.
 (courant)
(polarité)
Les électrons se déplacent en sens inverse du courant donc de l’électrode de Zn à l’électrode
Ag.
Les électrons quittent l’électrode de Zn. Il y a donc, dans cette demi-pile, un réaction de
perte d’électron, une oxydation : Zn(s) = Zn2+(aq) + 2e-
Les électrons sont consommés sur l’électrode d’argent : Ag+(aq)+e- =Ag(s)
 (demi-eq Zn)
(demi-eq Ag)
(sens)
Le nombre d’électrons échangés doit être le même pour les demi‐équations, il faut donc
multiplier par deux la demi-équation du couple de l’argent : 2Ag+(aq)+Zn(s) → 2Ag(s) + Zn2+(aq)
Les ions argent sont consommés lors de la réaction, leur concentration diminue
TOTAL EXERCICE sur 4,5 points
Exercice : Chimie : Réactions d’oxydo-réduction - 10 minutes - 2 points
1. Ecrire les demi-équations des 2 couples oxydant-réducteur suivants :
Ion peroxodisulfate S2O82-/ion sulfate SO42- Ion nitrate NO3-/monoxyde d’azote NO
2. Si votre réponse est non, expliquez pourquoi. Si votre réponse est oui, écrivez l’équation de la réaction.
L’ion peroxodisulfate peut-il réagir sur :
- l’ion nitrate ?
- le monoxyde d’azote ?
Correction :
1. S2O82- + 2 e- = 2 SO42- NO3- + 4 H+ + 3 e- = NO + 2 H2O
2. S2O82- est un oxydant. Il ne peut donc régair qu’avec un réducteur, donc avec NO selon la réaction d’équation :
3 S2O82- + 2 NO + 4 H2O → 6 SO42- + 2 NO3- + 8 H+
Chimie : Oxydo-réduction (4,5 points)
Couples : I2(aq)/I-(aq) ; MnO4-(aq)/Mn2+(aq) ; H2O2(aq)/H2O ; O2(g)/H2O2(aq)
Expérience 1 : Dans un becher contenant de l’eau oxygénée (H2O2), on verse une solution acidifiée de
permanganate de potassium (K+, MnO4-) : On observe la décoloration de la solution et un dégagement gazeux.
Expérience 2 : Dans un becher contenant une solution d’iodure de potassium, on verse de l’eau oxygénée
acidifiée : on observe l’apparition d’une couleur orangée.
1. Ecrire les équations des réactions d’oxydoréduction qui ont eu lieu dans chaque becher. Justifier
2. Préciser, dans chaque cas, quel est le réducteur et l’oxydant mis en jeu dans la réaction. Justifier
3. Que peut-on remarquer concernant l’eau oxygénée ?