BTS CHIMISTE EPREUVE FONDAMENTALE DE CHIMIE - Pratique expérimentale -

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BTS CHIMISTE Session 2012
EPREUVE FONDAMENTALE DE CHIMIE
Durée : 6 heures
Coef. : 7
SUJET n°2
- Pratique expérimentale -
PREPARATION DU BENZOATE DE BUTYLE
Le sujet comporte deux parties totalement indépendantes : la synthèse de l’acide
benzoïque et du benzoate de butyle.
Il est recommandé de mener les deux synthèses en parallèle.
La première synthèse est l’oxydation d’un alcool (alcool benzylique ou phénylméthanol) en
milieu basique. Un dosage acido-basique permettra de vérifier la pureté de l’acide benzoïque
finalement obtenu.
La seconde synthèse est une estérification réalisée à l’aide d’un appareil Dean-Stark.
I. MODE OPERATOIRE
1. Préparation de l’acide benzoïque
1.1. Synthèse du produit brut
- Dans un tricol correctement équipé, introduire 3,0 mL d’alcool benzylique et 30 mL d’une
solution d’hydroxyde de sodium à 10 % (en masse).
- Porter le mélange à ébullition douce.
- Ajouter progressivement, avec précaution, 110 mL de permanganate de potassium de
concentration molaire 0,35 mol.L
-1
.
- Chauffer à reflux pendant 30 min sous vive agitation.
- Refroidir à température ambiante.
- Filtrer sur büchner jusqu’à élimination de la totalité du précipité.
- Verser le filtrat dans un bécher de 500 mL. Le filtrat doit être incolore. Si ce n’est pas le cas,
ajouter quelques gouttes d’éthanol.
- Ajouter une solution d’acide chlorhydrique concentré jusqu’à pH environ égal à 1.
- Refroidir à une température inférieure à 10 °C.

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- Filtrer sur büchner, laver avec de l’eau froide, puis sécher le produit brut sur papier filtre.
- Peser : soit m
1
la masse de produit brut obtenu.
- Séparer en deux parts égales.
- Sécher la première partie m
2
à l’étuve à 80 °C jusqu’à séchage complet. Soit m’
2
la masse
obtenue.
1.2. Purification de l’acide benzoïque par recristallisation
- Recristalliser la deuxième partie m
3
dans une solution aqueuse d’éthanol (1 volume d‘éthanol
pour 5 volumes d’eau).
- Mettre à l’étuve à 80 °C jusqu’à séchage complet. Soit m’
3
la masse obtenue.
- Stocker les deux produits secs dans les récipients prévus à cet effet.
1.3. Contrôles de pureté
- Déterminer la température de fusion du produit pur obtenu.
- Réaliser le dosage du produit pur obtenu par une solution titrée d’hydroxyde de sodium : Pour
ce dosage, le candidat privilégiera l’utilisation du titrateur automatique.
• Mesurer avec précision une masse m
4
d’environ 100 mg de produit pur.
• Dissoudre dans quelques millilitres d’éthanol puis ajouter de l’eau distillée.
• Doser par la solution titrée d’hydroxyde de sodium à 0,1 mol.L
-1
(titre exact fourni par le
centre d’examen).
• Noter V
e
le volume à l’équivalence obtenu.
2. Préparation du benzoate de butyle
2.1. Synthèse du produit brut
- Dans un ballon, introduire :
• 6,5 g d’acide benzoïque commercial,
• 4,1 g de butan-1-ol,
• environ 1 g d’APTS (acide paratoluènesulfonique),
• 50 mL de cyclohexane sec.
- Adapter un appareil Dean-Stark.
- Chauffer à reflux pendant 2h30.
- Laisser refroidir le mélange.
- Transvaser le mélange dans une ampoule à décanter de 250 mL et rincer le ballon avec
20 mL de cyclohexane.

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- Ajouter 50 mL d’une solution d’hydrogénocarbonate de sodium à 10 %.
- Laver la phase organique avec, de nouveau, 50 mL de la solution d’hydrogénocarbonate de
sodium à 10 %.
- Laver enfin la phase organique avec 50 mL d’eau.
- Sécher la phase organique sur sulfate de magnésium anhydre.
- Éliminer le solvant.
- Peser : soit m
5
la masse de produit brut obtenu.
2.2. Contrôle de pureté
Réaliser une analyse par chromatographie en phase gazeuse dans les mêmes conditions que
le chromatogramme de référence, fourni par le centre d’examen.

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3- Données et sécurité
(Toutes les valeurs de températures de changement d’état sont données à p = 1,013 bar).
3.1. Synthèse de l’acide benzoïque
Alcool benzylique
ou
phénylméthanol
M = 108,1 g.mol
-
1
T
fus
= −15,3 °C
T
éb
= 205 °C
d
20
4
= 1,04
Très peu soluble dans l’eau.
Soluble dans l’éthanol et l’éther
diéthylique.
Solution aqueuse
d’hydroxyde de
sodium à 10 %
d
20
4
= 1,10
Solution aqueuse
de permanganate
de potassium à
0,35 mol.L
-1
M(KMnO
4
) = 158,0 g.mol
-1
Acide
chlorhydrique
concentré
Éthanol
M = 46,1 g.mol
-
1
T
fus
= −114 °C
T
éb
= 78,5 °C
d
20
4
= 0,79
Miscible dans l’eau en toutes proportions
Acide benzoïque
M = 122,1 g.mol
-
1
T
éb
= 250 °C
Soluble dans l’éthanol et l’acétone.
Solubilité dans l’eau à 20 °C : 2,9 g.L
-1

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3.2. Synthèse du benzoate de butyle
Butan-1-ol
M = 74,1 g.mol
-1
T
fus
= − 89 °C
T
éb
= 118 °C
d
20
4
= 0,81
APTS (acide para-
toluènesulfonique)
M = 172,2 g.mol
-
1
T
fus
= 104-105 °C
Très soluble dans l’eau.
Soluble dans l’alcool et l’éther
diéthylique.
Cyclohexane
M = 84,2 g.mol
-
1
T
éb
= 80,7 °C
d
20
4
= 0,87
Insoluble dans l’eau.
Très soluble dans l’alcool, l’éther
diéthylique et l’acétone.
Hétéroazéotrope eau/cyclohexane :
T
éb
= 69,8°C
Benzoate de butyle
M = 178,2 g.mol
-1
T
fus
= − 22 °C
T
éb
= 250 °C
d
20
4
= 1,02
Insoluble dans l’eau.
Potentiels standard à 25 °C
Couples redox E° / V
C
6
H
5
COO
-
/C
6
H
5
CH
2
OH − 0,94
CH
3
COO
-
/CH
3
CH
2
OH 0,04
MnO
4
-
/MnO
2
(s) 0,60