Collège Notre­Dame de Jamhour Classe de Ter minale S (SPC) Date : 11 / 05 /2011

CollègeNotreDame
deJamhour
ClassedeTerminaleS(SPC)
Date:11/05/2011
Durée:105min
1/4
Testdechimie
Présenterletravailavecunsoucid’ordreetdesoin.
L’utilisationdelacalculatriceestautorisée.
ExerciceI:Préparationd’unesterutiliséenparfumerie (16pts)
1.Synthèsedel'ester.
On introduit dans un ballon un volume V=28,4 mL d'alcool benzylique
C6H5 – CH2OH(l) et un volume V’ d'acide éthanoïque 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.
1.1. Écrire, avec les formules semidéveloppées, l'équation de la
réactioncorrespondantàlapréparationdel'ester.(1,5pts)
1.2.Quellessontlescaractéristiquesdecetteréaction? (1,5pts)
1.3.Pourquoiajoutetondel'acidesulfuriqueconcentrédanslemilieu
réactionnel? (0,5pt)
1.4.Commentsenommelemontagecicontre?Quelestsonrôle?
(1,5pts)
2.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.
2.1.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(Na
+(aq) +HCO3 (aq)).Ilseproduituneeffervescenceetungazse
dégage.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.
2.2. Ecrire l’équation de la réaction qui a lieu lors de l’ajout de la solution aqueuse
d'hydrogénocarbonatedesodium.Quelestl’intérêtdecetteopération ? (2pts)
2.3.Calculerlaquantitédematièred'alcoolbenzyliqueintroduiteàl’étatinitial.(1pt)
2.4.Calculerlerendementdecettesynthèse.(3pts)
2.5.Commentaméliorerlerendement,sanschangerlanaturedesréactifs? (2pts)

2/4
Données:coupleacide/base:H2O,CO2(aq)/HCO3
(aq)
Acideéthanoïque Alcoolbenzylique Ester Eau
Masse
volumique r
(g.mL
–1)
1,05 1,04 1,06 1,00
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 (12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
Bilandel’électrolyse
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? (2pts)
Bague
en
Electrode
en
SolutionS
K

3/4
2. Quelle autre demiéquation d’oxydoréduction est susceptible de se produire à l’électrode
constituéedelabagueencuivre? (1pt)
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)
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)
5. Laduréedel’électrolyseest Dt =80minetl’intensitéducourantvaut I =24mA.
5.1.Déterminerlaquantité n(e
–)
d’électronséchangéependantcettedurée.(2pts)
5.2.Déterminerlaquantitédematièred’argentdéposéauboutdeladuréede fonctionnement
Dt.(3pts)
5.3.Déterminerlamassed’argent m(Ag) déposéesurlabagueencuivre.(1pt)
ExerciceIII(programmedespécialité):Comparaisondeladuretédedeuxéchantillons
d’eau (12pts)
Laduretédel’eauoutitrehydrotimétrique(TH)estl’indicateurdelaminéralisationdel’eau.
Elleestsurtoutdueauxionscalciumetmagnésium.
EnFrance,letitrehydrotimétrique(TH)s’exprimeendegréfrançais(°f).
1°fcorrespondà10–4 mol.L
–1 d’ionscalcium(Ca 2+ )etmagnésium(Mg 2+
).
Letableauciaprèspermetdecaractériserladuretéd’uneeauenfonctiondesonTH:
TH(°f) 0à7 7à15 15à25 25à42 supérieurà42
Eau trèsdouce douce moyennement
dure dure trèsdure
La dureté d’une eau se détermine grâce à un titrage complexométrique par l’EDTA (acide
EthylèneDiamineTétraAcétique)enprésenced’unindicateurcolorédefinderéactionetdesolution
tamponpermettantdemaintenirlepHdelasolutionentre9et10.
Onsouhaitedonccomparerladuretédel’eaudurobinet(appeléeeaun°1)àcelleobtenueaprès
filtrationavecunecarafe(appeléeeaun°2).
Onréalisealorsdeuxtitrages:
· untitraged’unvolumeV=20,0mLd’eaun°1;
· untitraged’unvolumeV=20,0mLd’eaun°2.
Laconcentrationdelasolutiond’EDTAutiliséeest c =1,0 ´10–2 mol.L
1
.
Lesrésultatsobtenussontlessuivants:
Eaunonfiltrée
(eaun°1) Eaufiltrée
(eaun°2)
Volume VE
(enmL)d’EDTAversé
pouratteindrel’équivalence 6,7 2,9

4/4
1.QuelleverreriedoitonutiliserpourpréleverlevolumeV=20,0mLd’eauàdoser? (0,5pt)
2.Enmilieubasiquel’EDTAcontientdesionsY
4-quiréagissentaveclesionscalcium(Ca 2+
)et
lesionsmagnésium(Mg
2+
)selonleséquations:
Ca
2+ (aq)+Y 4-(aq)=CaY 2-(aq)
Mg
2+ (aq)+Y 4-(aq)=MgY 2-(aq)
Celasignifiedoncquelaquantitéd’EDTAversésertàdoserlesquantitésd’ionsCa
2+ etMg 2+
présentsdanslevolumeVd’eautitrée.
2.1 Cetitrageestildirectouindirect?Justifier.(1,5pts)
2.2 Si n (Ca
2+
)et n (Mg
2+
)désignentrespectivementlesquantitésd’ionsCa
2+ etMg 2+ présentesdans
le volume  V  d’eau titrée et si n (EDTA) désigne la quantité d’ions Y
4-versés pour atteindre
l’équivalence,quellerelationliecestroisquantités? (1pt)
3.Quelleestlarelationexistantentre[Ca
2+ (aq)],[Mg 2+ (aq)],
V , c et VE
? (3pts)
4. Efficacitédelacarafefiltrante
4.1. Calculerenmol.L
1 lavaleurdelasomme[Ca 2+
(aq)]+[Mg
2+
(aq)]pourl’eaun°1etl’eaun°2.
(2pts)
4.2. EndéduireleTHexpriméendegréfrançais(°f)del’eaunonfiltrée(eaun°1)etleTHdel’eau
filtrée(eaun°2).(2pts)
4.3.Quelleestl’eaulaplusdure?Justifier.(1pt)
4.4.Concluresurl’efficacitédelacarafe.(1pt)

5/4