Exercice 1 : Chimie organique ( 6pts)
1 QCM : Choisir la bonne réponse parmi celles proposées ci-dessous :
A partir d'un mélange d'acide carboxylique et d'alcool, on peut accroître le rendement en ester :
(a) par chauffage ;
(b) par utilisation d'un catalyseur ;
(c) par utilisation d'un excès d'alcool. 0.5 pt
2-Deux alcools isomères A et B comportent chacun quatre atomes de carbone. On se propose de les identifier à partir des réactions d'oxydation par du permanganate de potassium en milieu acide.
Dans ces conditions, l'alcool A conduit à un mélange de deux composés organiques C et D, alors que l'alcool B conduit à un produit organique unique E.
2.l-Le produit organique C réagit avec la liqueur de Fehling à chaud pour donner un précipité rouge brique.
2.1.1 Donner la formule senti-développée et le nom du composé C, sachant que sa chaîne carbonée est ramifiée. 0,5pt
2.1.2 En déduire les formules senti-développées et les noms des composés A et D. 1 pt
2.2-Le composé organique E réagit avec la 2,4-DNPH pour donner un précipité jaune, mais il ne réagit pas avec la liqueur de Fehling.
Déterminer les formules semi-développées et les noms des composés organiques E et B. 1 pt
2.3 Dire des deux molécules d'alcool A et B, laquelle est chirale puis représenter en perspectives les deux énantiomères de la molécule chirale. 1 pt
2.4 On fait réagir du chlorure d’éthanoyle (CH3COCl) sur du 2-méthylpropan l-ol.
2.4.l Ecrire l'équation-bilan de la réaction. 0,5pt
2.4.2-De quel type de réaction s'agit-il ‘.7 0,5pt
2.4.3- Préciser deux caractéristiques de cette réaction. 0,5pt
2.4.4-Nommer1e produit organique formé. 0.5pt
Exercice 2 : Chimie générale (4pts)
L Qu’est-ce qu'un facteur cinétique ? 0,5pt
2 A la date t = 0, on mélange du methanoate de méthyle (HCOOCH3) et de l'hydroxyde de sodium (\(N{a^ + } + H{O^ - }\)) , tous de même concentration. La réaction qui s'y produit est lente et totale.
Pour étudier la cinétique de cette réaction, on détermine la concentration à certaines dates t des ions méthanoate \(HCO{O^ - }\) formés après dosage des ions \(H{O^ - }\) restants. Les résultats obtenus sont considérés dans le tableau suivant :
| t(min) | 3 | 5 | 7 | 10 | 15 | 21 |
| [HCOO-] (10-3 mol/L) | 2,6 | 3,7 | 4,5 | 5,4 | 6,4 | 7,2 |
2.1- Nommer la réaction qui se produit et écrire son équation-bilan. 1 pt
2.2- Tracer la courbe de variation de la concentration des ions méthanoate \(HCO{O^ - }\) en fonction du temps.
Échelle : 1cm pour 1 min et 2 cm pour 10-3 mL/L 1 ,5pt
2.3 Déduire de la courbe la vitesse volumique instantanée de formation des ions méthanoate à la date t = 5 min. 1 pt
Exercice 3 : Acides et bases (4 pts)
L QCM . : Choisir la bonne réponse parmi celles proposées ci-dessous.
Le pH d'une solution d'acide faible AH est donné par la relation :
(a) \(pH = pKa\) \( + \frac{{\left[ {{A^ - }} \right]}}{{\left[ {{H_3}{O^ + }} \right]}}\) ;
(b) \(pH = pKa\) \( + \frac{{\left[ {{A^ - }} \right]}}{{\left[ {AH} \right]}}\);
(c) \(pH = pKa\) \( + \frac{{\left[ {AAH} \right]}}{{\left[ {{A^ - }} \right]}}\) 0,5pt
2-On dissout 0,64 g de chlorure d'ammonium (\(N{H_4}Cl\)) solide dans l'eau pure pour préparer 200 mL de solution de \(pH = 9,2\) à 25°C.
2.1 Écrire l'équation de mise en solution du chlorure d'ammonium. 0,5pt
2.2 Déterminer la concentration initiale en ion ammonium \(NH_4^ + \) 0,5pt
2.3 Montrer que l'ion \(NH_4^ + \) est un acide faible. 0,5 pt
2.4 Écrire l’équation- bilan de la réaction entre l'ion \(NH_4^ + \) et l'eau. 0,5 pt
2.5- Sachant que le couple ( \(NH_4^ + /N{H_3}\)) a pour \(pKa = 9,2\), calculer la constante d'acidité Ka associée à la réaction précédente. 1 pt
2.6-On prélève 100 mL de la solution précédente à laquelle on ajoute 15 mL de solution d'hydroxyde de potassium ( \({K^ + } + H{O^ - }\)). On obtient ainsi une nouvelle solution S de pH = 9,2 à 25°C.
2.6.1 Classer, par ordre croissant d'acidité, tous les couples acide/ base mis en jeu, sachant qu'on a : \(pKa\left( {{H_3}{O^ + }/{H_2}O} \right)\) = 0,0 et \(pKa\left( {{H_2}O/H{O^ - }} \right)\) = 14,0. 0,5pt
2.6.2-Quelle est la réaction prépondérante entre les couples (\(NH_4^ + /N{H_3}\)) et (\({{H_2}O/H{O^ - }}\)) ? 0,5pt
2.6.3-Calculer la concentration de la solution d'hydroxyde de potassium utilisée. 0,5pt
2.6.4-Que1 nom donne-t-on à ce type de solution ? 0,5pt
2.6.5-Donner une propriété particulière que présente une telle solution. 0,5pt
Données : Masses molaires atomiques (en g/mol) : H : l ; C1 : 35,5 ; N :14.
Exercice 4 : Type expérimental (4pts)
Dans un laboratoire de Lycée, des élèves de la classe de T" D veulent réparer 1 L d'une solution (Si) d'acide chlorhydrique de concentration molaire \(Ci = 5 \times {10^{ - 2}}\) mol/l. Ce laboratoire dispose d'une bouteille de 1L dont l'étiquette porte les indications suivantes : « Acide chlorhydrique : HCI ; Pourcentage en masse : P = 34% ; densité : d = 1,17 ; Substance Corrosive »
1 Donner deux exemples de précaution à prendre lors de la manipulation de la solution d'acide chlorhydrique. 0,5 pt
2 Déterminer la concentration molaire Co de la solution mère (S0) d'acide chlorhydrique contenue dans la bouteille. 0,5 pt
3-Determiner le volume Vo d'acide chlorhydrique de la solution mère (So) qu’il faut prélever pour préparer un litre de la solution (Si). 0,5 pt
4-Décrire, en quelques lignes, le mode opératoire de préparation de la solution ( Si ). 0,5pt
5-On souhaite vérifier la concentration de la solution acide (Si) précédente par dosage colorimétrique par une solution d'hydroxyde de sodium de concentration molaire \(4 \times {10^{ - 2}}\) mol/L .
5.1 Faire le schéma du montage expérimental utilisé pour ce dosage. 0,5 pt
5.2 Pour ce dosage où on a utilisé 10 mL de solution acide, le virage de l'indicateur se produit pour un volume de 12,4 mL de solution basique versée. 0,5 pt
5.2.l Écrire l'équation-bilan de la réaction du dosage. 0,5 pt
5 .2.2 Déterminer la concentration de la solution acide préparée. 0,5 pt
