Bac Physique chimie 1er groupe S1, S1A, S3 2024

 

Les dérivés d'acide, notamment les dérivés d'acides carboxyliques, jouent un rôle crucial en chimie organique dans de nombreuses applications industrielles et biologiques. 

 

Très utilisés en chimie organique, avec des applications variées allant de la synthèse à la production industrielle et aux sciences biologiques, ils jouent un rôle important dans le domaine de la biochimie.

 

1.1 Préparation d'un ester

 

Le méthanoate d'éthyle est un ester utilisé comme solvant dans l'industrie des matières plastiques, mais également comme arôme pour la limonade et les essences aromatiques.

 

Un groupe d'élèves prépare le méthanoate d'éthyle en faisant réagir un acide carboxylique $A$ de masse volumique $\rho_{A}=1.2\,g\cdot mL^{-1}$, de volume $V_{A}=11.5\,mL$ avec un alcool $B$ de masse volumique $\rho_{B}=0.79\,g\cdot mL^{-1}.$

 

1.1.1 Donner les formules semi-développées de l'acide $A$ et de l'alcool $B$ puis écrire l'équation-bilan de la synthèse du méthanoate d'éthyle. 

 

1.1.2 Déterminer le volume $V_{B}$ de l'alcool $B$ qu'il faudrait mélanger avec l'acide $A$ sachant que le mélange initial d'acide et d'alcool est équimolaire. 

 

1.1.3 Après réaction, la masse de l'ester obtenu est $m_{E}=14.8\,g.$ 

 

Déterminer le rendement $r$ de la réaction. 

 

1.2 Préparation de dérivés d'acide

 

1.2.1 La réaction entre l'acide $A$ et le chlorure de thionyle $\left(SOCl_{2}\right)$ donne un composé organique $C.$

 

Écrire l'équation-bilan de cette réaction puis nommer le composé $C$ en précisant sa fonction chimique.

 

1.2.2 On fait réagir le composé C avec l'alcool $B.$

 

Écrire l'équation-bilan de la réaction puis donner ses caractéristiques. 

 

1.2.3 le composé $C$ réagit avec la $N-$méthyléthanamine $\left(C_{2}H_{5}-NH-CH_{3}\right)$ pour donner un composé organique $D.$ 

 

Donner la formule semi-développée et le nom du composé $D.$

 

1.2.4 La déshydratation de l'acide carboxylique $A$ en présence de $P_{4}O_{10}$ conduit à la formation d'un composé organique $E.$

 

1.2.4.1 Donner le nom et la fonction chimique du composé $E.$ 

 

1.2.4.2 Écrire l'équation-bilan de la réaction entre le composé $E$ et l'alcool $B.$ 

 

On donne en $g\cdot mol^{-1}$ : 

 

$M(C)=12$ ; $M(O)=16$ ; $M(H)=1$

Les amines sont des composés polyvalents et essentiels dans de nombreux domaines de la chimie, de la biologie, et de l'industrie. 

 

Leur réactivité et leurs propriétés chimiques permettent une large gamme d'applications pratiques et scientifiques.

 

Un groupe d'élèves de terminale trouve dans le laboratoire de leur lycée une bouteille contenant une solution d'une amine $B$ dont l'étiquette porte les indications suivantes :

 

$\bullet\ $Formule moléculaire : $\left(CH_{3}\right)_{3}N$

 

$\bullet\ $Pourcentage en masse : $p=45.3\%$,

 

$\bullet\ $Densité par rapport à l'eau : $d=0.86$

 

$\bullet\ $Masse molaire moléculaire : $59\,g\cdot mol^{-1}$

 

Les élèves se proposent de déterminer expérimentalement la concentration molaire volumique ainsi que le $pka$ du couple auquel appartient cette amine.

 

2.1 Écrire l'équation-bilan de la réaction de cette amine avec l'eau, puis donner les couples acide/base mis en jeu.

 

2.2 Établir l'expression de la concentration molaire volumique $C_{0}$ de la solution commerciale $\left(S_{0}\right)$ de cette amine en fonction de $p$, $d$ et de sa masse molaire $M_{B}$ puis calculer sa valeur à partir des données. 

 

2.3 Pour vérifier expérimentalement la concentration molaire $C_{0}$ de la solution $\left(S_{0}\right)$, ils préparent une solution diluée $S_{1}$ de concentration molaire volumique $C_{1}=\dfrac{C_{0}}{100}$ à partir de la solution $\left(S_{0}\right).$

 

Les élèves ont à leur disposition le matériel suivant :

 

un $pH-$mètre, des béchers $(100\,mL\;,\ 250\,mL\;,\ 500\,mL)$, des pipettes jaugées $(5.0\,mL\;,\ 10\,mL\;,\ 20\,mL)$, des fioles jaugées $(100\,mL\;,\ 250\,mL\;,\ 500\,mL)$, des éprouvettes graduées $(25\,mL\;,\ 50\,mL\text{ et }100\,mL)$ et d'une burette graduée de $25\,mL.$

 

2.3.1 Décrire la préparation de $500\,mL$ de la solution $S_{1}$ en précisant le matériel utilisé ainsi que le mode opératoire.