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

Collège Notre­Dame de Jamhour Classe de Ter minale S (SPC) Date : 11 / 05 /2011 Cor r igé du 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 (26 pts) 1. Synthèse de l'ester. 1.1. Équation de la réaction correspondant à la synthèse de l’ester : O O CH2 – OH (l)+ CH3 C OH C (l) = CH2 – O CH3 (l) + H2O(l) alcool benzylique acide éthanoïque ester eau 1.2. Cette réaction est lente, limitée, athermique 1.3. L’acide sulfurique joue le rôle de catalyseur, il permet d’augmenter la vitesse de réaction. 1.4. Le montage utilisé est un dispositif de chauffage à reflux. Il permet d’augmenter la température du milieu réactionnel et donc d’augmenter la vitesse de réaction. Le réfrigérant à boules permet de condenser les vapeurs et ainsi d’éviter une perte de matière dans le milieu réactionnel. 2. Extraction de l'ester préparé. 2.1. Le tableau de données indique que la solubilité de l’ester est très faible dans l’eau salée. Donc on observe deux phases dans l’ampoule à décanter. De plus la masse volumique de l’ester (1,06 g.mL ­1 ) est inférieure à celle de la phase aqueuse (proche de celle de l’eau salée : 1,20 g.mL ­1 ), l’ester est situé dans la phase supérieure. phase organique : ester, alcool benzylique restant
phase aqueuse : eau, chlorure de sodium, acide carboxylique restant. 2.2. CH3COOH(aq) + HCO3 ­ (aq) = CH3COO ­ (aq) + H2O,CO2(aq) Cette operation permet de transformer l’acide restant en ions éthanoate très solubles dans l’eau et donc de le récupérer entièrement dans la phase aqueuse. 1/5 2.3. ni(alcool) = r ( alcool ) xv ( alcool ) = 2,0´10 –1 mol. M ( alcool ) 2.4. Rendement : r = n ester obtenue nester maximale L’énoncé indique que le mélange réalisé est stœchiométrique. Les coefficients stœchiométriques étant égaux à 1, on peut espérer obtenir au maximum nester maximale = ni(alcool) = 2,0´10 –1 mol. 1,3 ´ 10 -1 1, 3 13 1 1 ´ = 6,5´ = 0,65 = 65% r = = = -1 2, 0 ´ 10
2, 0 2, 0 10
10 2.3.3. Pour améliorer le rendement sans changer la nature des réactifs, il faut introduire un excès de l’un des réactifs alors l’équilibre de la réaction d’estérification se déplace dans le sens direct et le rendement augmente. On peut éliminer l’un des produits au fur et à mesure de sa formation, ce qui conduit au même résultat. Exercice II : Un bijou peu coûteux (12 pts) Bilan de l’électrolyse 1. On veut déposer de l’argent solide sur la bague en cuivre ; la demi­équation ayant lieu sera : Ag + (aq) + e – = Ag(s) (1) Il s’agit d’une réduction qui a lieu à la cathode. Le générateur fournit les électrons nécessaires à la réduction, la bague doit être reliée à la borne négative du générateur de tension. 2. L’oxydant H + est présent dans la solution, il peut subir une réduction selon la demi­équation de réduction : 2H + (aq) + 2e – = H2(g) 3. À l’électrode en graphite (anode), il se produit une oxydation à l’origine d’un dégagement gazeux. Le seul réducteur présent est l’eau, on a 2H2O( l ) = O2(g) + 4H + (aq) + 4e – (2) 4. Ag + (aq) + e – = Ag(s) (1) ´4 + – 2H2O( l ) = O2(g) + 4H (aq) + 4e (2) 4Ag + (aq) + 2H2O( l ) = 4Ag(s) + O2(g) + 4H + (aq) 5.1. Q = I.Dt et Q =n(e ­ ).F ­ I.Dt = n(e ).F I.Dt
n(e ­ ) = avec Dt en s F 24 ´ 10 -3 ´ 80 ´ 60 n(e ­ ) =
= 1,2´10 –3 mol 96500 5.2. D’après les correspondances en mol appliquées à la demi­équation (1), on a n(Ag) déposé = n(e ­ ) = 1,2.10 ­3 mol 5.3. m(Ag) déposée = n(Ag) déposé x M(Ag) = 0,13 g
Exercice III : Comparaison de la dureté de deux échantillons d’eau (12 pts) 1. Pour prélever précisément le volume V = 20,0 mL d’eau à doser on utilise une pipette jaugée de volume 20,0 mL. 2.1. Le titrage est direct car le réactif titrant (EDTA) réagit directement avec les réactifs titrés ( Ca 2+ (aq) et Mg 2+ (aq) ) dans le volume V de l’eau à doser. Le titrage ne fait pas intervenir de réaction supplémentaire autre que celle de l’EDTA avec les ions Ca 2+ (aq) et Mg 2+ (aq). 2.2. A l’équivalence, il y a changement de réactif limitant : n(Ca 2+ ) + n(Mg 2+ ) = n(EDTA) 2+ 3. Ainsi: ( [Ca (aq)] + [Mg 2+ (aq)] ) . V = c . VE c.V E [Ca 2+ (aq)] + [Mg 2+ (aq)] = V 4. Efficacité de la carafe filtrante c. V E 1 1, 0 ´ 10 -2 ´ 6, 7 ´10 -3 4.1. Eau n°1: [Ca 2+ (aq)] + [Mg 2+ (aq)] = =
= 3,4´10 –3 mol.L ­1 -3 V
20, 0 ´ 10 c. V E 2 1, 0 ´ 10 -2 ´ 2, 9 ´10 -3 Eau n°2: [Ca 2+ (aq)] + [Mg 2+ (aq)] = =
= 1,5´10 –3 mol.L ­1 V
20, 0 ´ 10 -3 4.2. Titre hydrotimétrique TH : 3, 35 ´ 10 -3 ´ 1 Eau n°1: 1°f Û 10 –4 mol.L ­1 TH1 = = 33,5°f = 34 °f (eau dure) 10 -4 TH1 Û 3,35´10 –3 mol.L ­1 1, 45 ´ 10-3 ´ 1 Eau n°2: 1°f Û 10 –4 mol.L ­1 TH2 = = 14,5 °f = 15 °f (eau douce) 10 -4 TH2 Û 1,45 ´ 10 –3 mol.L ­1 4.3. Comme TH1 > TH2, l’eau n°1 est l’eau la plus dure. 4.4. La carafe a donc partiellement filtré les ions Ca 2+ (aq) et Mg 2+ (aq) contenus dans l’eau du robinet en divisant par 2 environ la concentration de ces ions. Le système de filtration de la carafe est donc efficace.
ANNEXE À RENDRE AVEC LA COPIE Exercice I : Des esters dans nos cosmétiques