Exercice IV Exercices sur les acides carboxyliques

EXERCICE IV
Le benzoate de méthyle, utilisé en parfumerie, existe dans diverses huiles essentielles naturelles. C’est un liquide à odeur forte et aromatique.
1- Le benzoate de méthyle est obtenu par une réaction d’estérification entre l’acide benzoïque de formule C₆H₅-COOH et le méthanol de formule CH₃-OH en présence d’acide sulfurique.
1-1- Ecrire l’équation-bilan de la réaction.
1-2- Donner le rôle de l’acide sulfurique.
2- Dans le ballon, on introduit 12,2g d’acide benzoïque, 40 ml de méthanol, 3 ml d’acide sulfurique concentré et quelques grains de pierre ponce. On réalise un montage à reflux sous la hotte et on chauffe doucement pendant une heure.
2-1- Faire le schéma annoté du montage à reflux.
2-2- Calculer les quantités de matière initiale de méthanol, puis de l’acide benzoïque.
2-3- Lequel des deux réactifs est en excès?
Donner le but recherché.
3- Après refroidissement, on verse le contenu du ballon dans une ampoule à décanter, contenant 50 ml d’eau distillée froide. On obtient deux phases différentes. Après traitement de la phase contenant l’ester, on récupère une masse m=10,2g de benzoate de méthyle.
3-1- Dessiner l’ampoule à décanter ; indiquer la place respective des deux phases et préciser leur contenu.
3-2- Calculer la masse d’ester obtenue si la transformation était totale.
3-3- Calculer le rendement de la transformation.
Données :
- Acide benzoïque : Masse molaire (g/mol) :122, Masse volumique à 20°C (g/ml) : 1,3, Solubilité dans l’eau : Peu soluble
- Méthanol: Masse molaire (g/mol) : 32, Masse volumique à 20°C (g/ml) : 0,8, Solubilité dans l’eau : Soluble
- Benzoate de méthyle : Masse molaire (g/mol) :136, Masse volumique à 20°C (g/ml) : 1,1, Solubilité dans l’eau : Insoluble

Exercice V Exercices sur les acides carboxyliques

EXERCICE V
1-On dispose de quatre flacons contenant respectivement un alcool, un aldéhyde, une cétone, un acide carboxylique.
Pour déterminer leur contenu, on réalise les tests suivants :

2- Synthèse des médicaments
2-1- Synthèse de l’aspirine. Compléter l’équation-bilan suivante et nommer les produits.
2-2- Synthèse du paracétamol. Compléter l’équation-bilan suivante et nommer les produits:

ExerciceVI Exercices sur les acides carboxyliques

EXERCICE VI : DES MEFAITS DE LA SUEUR
Les esters ont souvent une odeur nettement fruitée. De ce fait, on les emploie fréquemment pour reproduire les arômes de fruits, notamment dans l’industrie alimentaire. En parfumerie, ils ne sont utilisés que pour les parfums bon marché. La raison en est purement chimique : le groupe ester, très peu stable vis-à-vis de la transpiration …, se dégrade en donnant notamment l’acide carboxylique précurseur de l’ester, lequel généralement n’a pas une odeur agréable.
Les ingrédients des parfums les plus chers, composés d’huiles essentielles, ne présentent pas ce désagrément. Les esters de l’acide butanoïque (butanoates d’éthyle et de méthyle) sentent l’ananas et la pomme, l’acide butyrique(ou acide butanoïque) a, par contre, une forte odeur de beurre rance…
L’acétate de 3-méthylbutyle ou acétate d’isoamyle est souvent désigné sous le nom d’essence de banane (parfois de poire) : il possède une odeur très fruitée et caractéristique…
Cet ester entre dans la composition de nombreuses odeurs artificielles, par exemple celle du parfum artificiel d’ananas.
PARTIE A
1- Donner la formule semi-développée du butanoate d’éthyle. Entourer le groupe ester et nommer la caractéristique correspondante
2- Comment appelle-t-on la réaction de « dégradation » d’un ester en présence d’eau (issue de la transpiration)? Ecrire l’équation-bilan de cette réaction pour le butanoate d’éthyle.
3- Donner les caractéristiques de cette réaction.
4- Ecrire les formules semi-développées et les noms de l’acide et l’alcool qui réagissent pour donner l’acétate d’isoamyle.
PARTIE B
On se propose à présent de préparer au laboratoire l’acétate d’isoamyle.

On place 8,8g de 3-méthylbutan-1-ol et 22,8 ml d’acide éthanoïque pur dans un ballon. On ajoute 2 ml d’acide sulfurique, puis quelques grains de pierre ponce. On réalise pendant 2 heures un chauffage à reflux du mélange réactionnel. On laisse refroidir le ballon. On verse son contenu dans un bécher contenant environ 50 ml d’eau glacée tout en retenant les grains de pierre ponce. On agite doucement puis on réalise la décantation du mélange en le transvasant dans une ampoule à décanter. Deux phases alors se séparent : une phase aqueuse et une phase organique contenant l’ester. La phase organique est introduite dans une ampoule à décanter et on réalise son lavage en y ajoutant environ 50 ml d’une solution saturée d’hydrogénocarbonate de sodium (\(N{a^ + } + HCO_3^ - \)) ….
Après filtration et purification, on obtient 10,4 g d’ester.
1- Ecrire l’équation-bilan de la réaction d’estérification.
2- Montrer que l’acide éthanoïque est le réactif est en excès.
3- Définir le rendement de l’estérification et calculer sa valeur.
4- Donner l’utilité d’un chauffage, puis du reflux.
5- Donner le rôle du lavage
6- Ecrire l’équation-bilan de la réaction qui a lieu au cours du lavage.
7- On fait réagir l’acide éthanoïque avec le pentachlorure de phosphore.
Écrire l’équation-bilan de la réaction, puis nommer le produit principal A de la réaction et donner sa nature.
8- Le composé A réagit avec le 3-méthylbutan-1-ol pour donner un composé organique B.
Écrire l’équation-bilan de la réaction et comparer les caractéristiques de cette réaction à celles de la réaction de la question 1.

Exercice VIII Exercices sur les acides carboxyliques

EXERCICE VIII :
1- Au cours de la combustion complète de 7,4 g d’un alcool saturé de formule générale C_nH_2n+1OH, il s’est formé 8,96 L de dioxyde de carbone, volume mesuré dans les conditions normales de température et de pression.
1.1- Écrire l’équation-bilan de la réaction.
-En déduire la formule brute de cet alcool
1.2- Écrire les formules semi-développées de tous les isomères alcools de cette molécule et préciser la classe de chacun d’eux
1.3- L’isomère alcool secondaire subit une oxydation ménagée par une solution diluée de dichromate de potassium en milieu acide.
1.3.1- Écrire l’équation-bilan de la réaction.
1.3.2- Donner la nature du produit organique ainsi formé.
- Quelle est, parmi les réactifs suivants, celui qui permettrait d’identifier ce produit en solution aqueuse :
a) 2,4-DNPH
b) Liqueur de Fehling
c) Réactif de Tollens
1.4- L’isomère alcool tertiaire peut être obtenu par hydratation en milieu acide d’un alcène
-Nommer cet alcène
1.5- Le butan-1-ol subit une oxydation ménagée par une solution oxydante de permanganate de potassium en excès en milieu acide, pour donner un produit organique B
1.5.1- Écrire l’équation-bilan de la réaction et nommer le produit B
1.5.2- Le traitement du produit B par l’éthylamine conduit à un composé C qui, chauffé à
210°C se déshydrate pour donner un composé D.
- Écrire les équations-bilans de ces deux réactions
- Nommer les produits C et D
-Donner la nature du composé D
1.5.3- Au cours des réactions précédentes, on a obtenu 28,5 g de composé D avec un rendement de 80 %.
-Déterminer la masse du composé B utilisé.
Données : Volume molaire : V₀ = 22,4 L/mol
Masses molaires atomiques en g/mol : O : 16

Exercice IX Exercices sur les acides carboxyliques

EXERCICE IX
En prenant comme exemple la préparation de l’acétate d’amyle, on voudrait comparer différentes méthodes de préparation d’un ester. Pour cela, on utilise des réactifs suivants :
- Acide éthanoïque
- Un déshydratant (P₄O₁₀)
– Pentan-1-ol(alcool amylique primaire)
– Un drivé chloré(SOCl₂ ou PCl₅ )
1- On fait d’abord réagir l’alcool
1-1- Ecrire les formules semi-développées de l’alcool et de l’acide utilisés
- Écrire l’équation-bilan de la réaction
- Donner en nomenclature systématique le nom de l’acétate d’amyle
1-2- Dans une étuve, on fait réagir un mélange de 0,5 mol d’alcool et 0,5 mol d’acide. Au bout de 14 h, la composition du mélange n’évolue plus : le mélange contient encore 0,17 mol d’acide.
- Déterminer le nombre n 1 de moles d’alcool estérifié
- En déduire les pourcentages d’alcool et d’acide estérifiés
- Expliquer pourquoi la composition du mélange reste constante
1-3- Dans les conditions précédentes, on fait maintenant réagir 0,5 mol d’alcool et 2 mol d’acide. Au bout de 24h, la composition du mélange n’évolue plus ; le mélange contient alors
1,54 mol d’acide.
- Déterminer le nombre n₂ de moles d’alcool estérifié
- En déduire les pourcentages d’alcool et d’acide estérifiés
1-4- Utiliser les résultats précédents pour montrer comment varie les pourcentages d’alcool et d’acide estérifiés, quand on modifie les concentrations initiales des réactifs
2- On fait réagir l’acide avec chacun des réactifs indiqués au début de l’exercice.
2-1- Donner les noms et les formules semi-développées des dérivés de l’acide qu’on peut préparer dans ce cas.
2-2- Ecrire l’équation-bilan de l’une des réactions de préparation de l’acétate d’amyle à partir de l’un des dérivés précédents.
- Donner le pourcentage d’alcool estérifié par ce procédé.