Solution des exercice : Généralité sur la chimie organique - 1L

Classe: 
Première
 

Exercice 1 

Mots croisés
 

Exercice 2

Choisissons la bonne réponse
 
1. La liaison covalente provient de :
 
a. la mise en commun de deux électrons célibataires par deux atomes ;
 
2. On définit les isomères chimiques comme :
 
a. des espèces chimiques de même formule brute mais qui diffèrent par leurs structures.
 
3. En chimie organique, les isomères, qui existent, sont:
 
b. trois types (squelette, position et fonction) ;
 
4. L'analyse élémentaire quantitative d'une substance permet de déterminer : 
 
c. le nombre de môle d'atomes de chaque élément contenu dans cette substance.
 
5. La somme des masses des éléments constitutifs d'un échantillon d'une substance est:
 
c. égale à la masse de l'échantillon analysé aux erreurs d'expérience près.
 
6. Pour déterminer la formule brute d'une substance il suffit de connaître :
 
c. la masse molaire et les résultats de l'analyse élémentaires qualitative et quantitative de la substance

Exercice 3

Complétons ce texte avec les mots ou groupe de mots suivants : oxydes de carbone ; organique ; biologique ; chimie ; minérale ; carbone ;combustibles ; chimie organique ; caractère minéral ; végétale ; animal ; carbures.
 
A l'origine, la chimie organique étudiait les substances des êtres vivants appartenant au monde animal ou végétal. 
 
Elle s'opposait à la chimie minérale (chimie inorganique) qui se consacrait aux substances extraites du monde minéral, c'est-à-dire provenant des roches, des eaux naturelles, de l'atmosphère.
 
Ce n'est qu'en 1828 Wöhler (chimiste allemand) réussit à créer l'urée substance biologique à partir d'un composé minéral
 
On comprit alors que la chimie organique obéissait aux mêmes règles que la chimie minérale
 
Mais la distinction demeure en raison entre autres des propriétés particulières des composés organiques par rapport aux composés minéraux. Ainsi les composés organiques (pétroles, gaz naturel, alcool...) sont presque combustibles, ce qui est rarement le cas des composés minéraux
 
La chimie organique est la chimie des composés du carbone. 
 
Certains sont d'origine naturelle, animale ou végétale d'où l'appellation "organique" (s'oppose à la chimie minérale). 
 
Les médicaments, matières plastiques, fibres synthétiques, peintures, additifs alimentaires sont des produits de la chimie organique obtenus par synthèse, c'est à dire par formation d'une molécule à partir de molécules plus simples.
 
En fait il faut en exclure le carbone, les oxydes de carbone, les carbonates, les cyanures les carbures qui ont tous un caractère minéral

Exercice 4

Lire attentivement ce texte avant de répondre aux questions
En 1800, la chimie s'était fermement établie parmi les sciences ; au cours de la décennie suivante, les scientifiques se sont vivement intéressés à l'étude de la composition des substances et à la manière don telles pouvaient être modifiées. 
 
Par suite de recherches, ils ont commencé à faire la distinction entre deux genres de composés : ceux qui étaient issus de sources végétales ou animales on tété appelés composés organiques, et ceux qui provenaient de constituants minéraux de la Terre ont été appelés « inorganiques ».
 
Les chimistes connaissaient l'existence de très nombreux composés organiques telles que les teintures, les savons, le vinaigre, le sucre, les parfums, les gommes et le caoutchouc, pour n'en mentionner que quelques-uns, mais ils n'arrivaient pas à expliquer comment tant de composés pouvaient être faits à partir de quelques éléments seulement...()
 
Jusqu'alors, on n' avait jamais synthétisé un composé organique à partir de matières inorganiques; par conséquent, de nombreux scientifiques croyaient que les composés organiques se formaient sous l'influence d'une « force vitale ». 
 
En 1828, Friedrich Wöhler a fait une découverte remarquable.
 
Il a essayé de fabriquer du cyanate d'ammonium au moyen d'une réaction de décomposition double, dans une solution de chlorure d'ammonium et de cyanate d'argent.
 
Or, ces deux composés étaient considérés comme étant « inorganiques ».
 
Cependant, au lieu d'obtenir du cyanate d'ammonium, il a produit des cristaux d'urée, un composé organique
 
Au cours des années qui ont suivi cette découverte et après que l'acide acétique et plusieurs autres composés organiques eurent été fabriqués à partir de matières inorganiques, la validité de la « force vitale » a été mise en doute. 
 
Avec le temps, de plus en plus de composés organiques ont été synthétisés à partir de matières inorganiques. 
 
Il est devenu évident qu'il n'était pas nécessaire que tous les composés organiques soient associés à des organismes vivants. 
 
Au milieu des années 1850, on a compris que le facteur commun à tous les composés organiques était le carbone. 
 
Maintenant, les chimistes disent simplement que les composés organiques sont ceux qui contiennent du carbone, sauf les oxydes de carbone, les carbonates,les carbures et les cyanures. 
 
Ces exceptions, en plus de toutes les autres substances connues,sont dites inorganiques. 
 
Trois à quatre millions de composés organiques sont connus tandis que seulement cinquante mille composés inorganiques sont connus
 
1. Donner un titre à ce texte
 
2. Le texte fait allusion au premier composé organique fabriqué. 
 
Lequel ? 
 
Et quels sont les composés minéraux utilisés pour cette synthèse
 
2. Citer les composés organiques et les composés minéraux
 
3. Quelle est la chimie qui s'opposait à la chimie organique ?
 
2. Définir la chimie organique

Exercice 5

Classons ces composés en composées minéraux ou organique 
Composés minérauxComposés organiquesCO2 ; CO ; CaCO3 ; HCNCH4 ; C2H2 ; C2H6 ; C2H4CaCO3 ; CH4ON2 ; HNO3C3H6 ; C5H12 ; C55H72N4O5MgCH4ON2 . CH3Cl

Exercice 6

La donnée qui permet de distinguer ces quatre composés est 
 
1. La masse atomique relative des éléments 

Exercice 7

1. La masse molaire moléculaire de l'acide acétique
 
MC2H4O2=2MC+4MH+2MO=2×12+4×1+2×16MC2H4O2=60gmol1
 
2. Détermination des pourcentages en masse de chaque élément présent dans ce composé.
 
%C=2MC×100MC2H4O2=2×12.0×10060%C=40.0%
 
%H=4MH×100MC2H4O2=4×1.0×10060%H=6.70%
 
%O=2MO×100MC2H4O2=2×16.0×10060%O=53.3%

Exercice 8

1. Calcul du pourcentage massique de magnésium contenu dans la chlorophylle
 
%Mg=MMg×100MC55H72N4O5Mg=24×100(55×12+72×1.00+4×14+5×16+24)%Mg=2.69%
 
2. Calcule de la masse de magnésium absorbée lorsqu'on mange 100g de feuilles Masse de cholophylle contenue dans 100g de feuilles
 
m=100×10.5m=200g
 
mMg=%Mg×mmMg=2.69100×200gmMg=5.38g
 
3. Le nombre correspondant d'atomes de magnésium
 
N=nNA=mMgMMgNA=5.3824×6.021023N=1.351023atomes

Exercice 9

1. Calcul de la masse de molaire de ce composé
 
M=29d=29×3.03M=87.87gmol1
 
2. Détermination de sa formule brute :
 
Soit CxHyOz la formule brute du composé
 
%C=xMC×100MCxHyOz=12x×100MCxHyOzx=%C×MCxHyOz12×100=54.5×87.8712×100x=4
 
y=%H×MCxHyOz1×100=9.1×87.871×100y=8
 
z=%O×MCxHyOz16×100=36.4×87.8716×100z=2
 
C4H8O2
 
3.1 Équation bilan de la réaction chimique
 
C4H8O2 + 5O2 4CO2 + 4H2O
 
3.2. Calcul du volume de dioxygène nécessaire pour que la combustion soit complète.
 
Nombre de moles du composé A
 
nA=mAMA=3.487.87nA=0.039mol
 
nO2=5nA=5×0.039nO2=0.195molVO2=nO2×Vm=0.195×22.4VO2=4.37L

Exercice 10

Choisissons, parmi les formules moléculaires suivantes, celle en accord avec cette composition.
 
Déterminons le pourcentage de carbone contenu dans chaque composé 
 
%C=6MC×100MC6H14O2=6×12×100(6×12+1×14+2×16)%C=16
 
%C=6MC×100MC6H10=6×12×100(6×12+1×10)%C=87.8
 
%C=MC×100MCH4O=12×100(1×12+1×4+16)%C=37.5
 
%C=14MC×100MC14H22=14×12×100(14×12+22×1)%C=88.4
 
%C=7MC×100MC7H16=7×12×100(7×12+1×16)%C=84
 
La bonne réponse est : 5. C7H16
 

Exercice 11

 
1. Écrivons les formules semi-développées des composés moléculaires.
 
 
 
2. Ces données ne suffisent pas pour déterminer la formule A, il faut une donnée supplémentaire la masse molaire par exemple.
 
Déterminons la formule brute la plus simple
 
Soit CxHyOz la formule brute du composé
 
12x%C=y%H=16z%O=MCxHyOz100
 
12x%C=y%Hy=12x×%H%C=12x×6.740y=2x
 
z=12x×%O%C×16=12x×5340×16z=x
 
MCxHyOz=12x+y+16zMCxHyOz=12x+2x+16xMCxHyOz=30x
 
MCXHyOz=30gmol130x=30x=1y=2z=1CH2O
 
3. Trouvons la formule brute de la saccharine.
 
Soit CxHyOzNyS la formule brute du composé
 
12x%C=y%H=16z%O=14t%N=32%S
 
12x%C=32%Sx=32×%C12×%S=32×45.912×17.5x=17
 
y=32×%H1×%S=32×2.71×17.5y=5
 
z=32×%O16×S=32×26.216×17.5z=3
 
t=32×%N14×%S=32×7.714×17.5t=1C7H5O3NS
 

Exercice 12

 
1. Les masses moléculaires relatives des composé X, Y et Z
 
M=29d
 
Mx=29×0.967Mx=28gmol1
 
My=29×0.893My=26gmol1
 
Mz=29×1.519Mz=44gmol1
 
2. Les masses d'un litre de chacun des composés gazeux X, Y et Z
 
PV=nRT=mMRTm=PVMRT
 
mx=PVMxRT=101325×1×288.314103×273mx=1.25g
 
my=PVMxRT=101325×1×268.314103×273my=my=1.16g
 
mz=PVMxRT=101325×1×448.314103×273mz=1.96g
 
3. Déterminons les formules moléculaires des trois composés X, Y et Z
 
Soit CxxnOz la formule brute du composés X
 
12x%C=y%H=M10012x%C=M100x=M×%C12×100=28×42.812×100x=1
 
Mx=12x+16z=28z=2812×116z=CO
 
Soit CxHy la formule bruite du composé 
 
12x%C=y%H=M10012x%C=M100x=M×%C12×100=44×81.812×100x=3
 
Mx=12x+y=44y=443x=443×12y=8C2H8
 

Exercice 13

 
1. Établissons la relation qui permet de calculer la masse molaire d'un composé gazeux à partir de sa densité
 
d=mGazmAir=ρGazVρAirV
 
Pour V=Vmd=ρGazVmρAirVm ;
 
Or ρVm=Md=MGazρAirVm
 
2. Calcul de la masse molaire d'un composé gazeux dont la densité est égale à 2.83.
 
La masse volumique de l'air est égale à 1.29gL1
 
d=MGazρAirVmMGaz=dρAirVm=2.83×1.29×22.4MGaz=81.8gmol1
 
 

Exercice 14

 
1. Calcul de la masse de carbone et de la masse d'hydrogène contenues dans l'échantillon.
 
nc=nco2mcMc=mco2Mco2mc=mco2Mco2=0.26544×12mc=0.0723g
 
nH=2nH2OmHMH=2mH2oMH2OmH=2mH2OMH2OMH=2×0.10618×1mH=0.0118g
 
2. Calcul du pourcentage massique de chaque élément.
 
%C=mc×100mCompsé=0.0723×1000.084%C=86
 
%H=mH×100mCompsé=0.0118×1000.084%H=14
 

Exercice 15

 
1. Calculons les masses de carbone, d'hydrogène et d'oxygène contenues dans l'échantillon.
 
mC=mCO2MCO2MC=0.88644×12mC=0.242g
 
mH=2mH2OMH2OMH=2×045318×1mH=0.0503g
 
mo=m(mH+mC)=0.375(0.0503+0.242)mo=0.0827g
 
2. Déterminons la formule brute de (A) sachant que sa masse molaire est égale à 74gmol1.
 
Soit CxHyOz la formule brute du composé.
 
12X%C=M100x=M×%C12×100  ; 
 
Or %C=mC×100mComposéx=M×mC×10012×100mCompsé=M×mC12×mCompsé=74×0.24212×0.375x=4
 
y=M×mH1×mCompsé=74×0.05031×0.375y=10
 
z=M×mO16×mCompsé=74×0.082716×0.375z=1C4H10O
 

Exercice 16

 
Déterminons sa formule brute
 
Soit CxHyOz la formule brute du composé
 
Soit CxHyOz la formule brute du composé
 
x=M×%C12×100=152×78.912×100x=10
 
y=M×%H1×=152×10.51×100y=16
 
z=M×%O16×100=152×10.516×100z=1C10H16O
 

Exercice 17

 
Déterminons sa formule brute
 
Soit CxHyNz la formule brute du composé
 
x=M×%C12×100=59×40.612×100x=2
 
y=M%H1×100=59×8.471×100y=5
 
z=M×%N14×100=59×23.714×100z=1C2H5N
 

Exercice 18

 
1. Détermination de la composition centésimale de ce composé
 
%C=mC×100mCompséor mC=mco2×MCMco2%C=mco2×MC×100mCompséMco2=1.76×12×1000.74×44%C=64.9
 
%H=mH2o×2M×100mcompséMH2o=0.9×2×1×1000.74×18%H1=13.5
 
%N=100(%C+%H)=100(64.9+13.5)%N=21.6
 
2. Calcul de sa masse molaire
 
nRT=PVmMnRT=PVM=mRTPV=0.111×8.314103×294102791×35.6103M=74gmol1
 
3. Déterminer sa formule moléculaire
 
Soit CxHyNz la formule brute du composé
 
x=M×%C12×10=74×64.912×100x=4
 
y=M×%H1×100=74×13.51×100y=10
 
z=M×%N14×100=74×21.614×100z=1C4H10N
 
4. Écrivons les formules moléculaires semi-développées de 5 isomères non cycliques
 
CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - NH2
 
CH3 - CH(CH3) - CH2 - NH2
 
CH3 - CH2 - CH2 - NH - NH - CH3
 
CH3 - CH(CH3) - NH - CH3
 
CH3 - CH2 - NH - CH2 - CH3
 
CH3 - C(CH3)2 - NH2
 

Exercice 19

 
La formule brute du glucose
 
Soit CxHyOz la formule brute du composé
 
x=M×%C12×100=180×40.012×100x=6
 
y=M×%H1×100=180×6.71×100y=12
 
z=M×%O16×100=180×53.316×100z=6C6H12O6

Exercice 20

 
1. Équation de la réaction modélisant cette transformation chimique.
 
CxHyOz+(2x+y2z)CuOxCO2+Y2H2O+(2x+Y2z)Cu
 
2. Quantité de matière du composé organique contenait l'échantillon utilisé
 
n=mM=23010346n=5103mol
 
3. Exprimons en fonction de x la quantité de matière de dioxyde de carbone et en fonction de y la quantité de matière d'eau produite au cours de la transformation chimique.
 
n=nco2xnco2=xnnco2=5103x
 
N=2nH2OynH2O=yn2=5103y2nH2O=2.5103y
 
4. Déduisons les valeurs de x, y et z ainsi que la formule brute du composé organique étudié.
 
nco2=5103x=mco2Mco25103x=44010344x=105x=2
 
nH2O=2.5103y=mH2OMH2O2.5103y=270103182.5y=15y=6
 
M=12x+y+16z=46z=46(12x+y)16=46(12×2+616z=1C2H6O
 
5. Déterminons les pourcentages en masse de chaque élément présent dans ce composé.
 
%C=mCO2×MC×100mCMCO2=440×12.0×100230×44%C=52.2
 
%H=mH2O×100mCompséMH2O=270×2×1.0×100230×18%H=13.0
 
%O=100(%C+%H)=100(52.2+13.0)%O=34.8

Exercice 21

 
1. Déduisons la composition centésimale molaire de l'élément oxygène
 
%O=100(%C+%H+%N+%C1)=100(65.68+6.78+5.89+14.91)%O=6.74
 
2. Déterminons la formule brute du chlorhydrate de kétamine
 
Soit CxHyOzNtClu la formule brute du composé
 
x=M×%C12×100=237.725×65.6812×100x=13
 
y=M×%H1×100=237.725×6.781×100y=16
 
z=M×16×100=237.725×6.7416×100z=1
 
t=M×%N14×100=237.725×5.8914×100t=1
 
u=M×%C135.5×100=237.725×14.9135.5×100u=1C13H16ONC1
 

Exercice 22

1. Déterminons la masse molaire de ce composé
 
M=29d=29×1.58M=46gmol1
 
2. Déduisons sa formule  brute 
 
Soit CxHyOz la formule brute du composé
 
x=M×12×100=46×52.1712×100x=2
 
y=M×%H1×100=46×13.041×100y=6
 
z=M×%O16×100=46×34.7916×100z=1C2H6O
 

Exercice 23

1. Calculons le rapport yx
 
%H=100%C=10085.7%H=14.3
 
12x%C=y%Hyx=12×%C=12×14.385.7yx=2
 
 
2. Déduisons la formule brute de cet hydrocarbure 
 
M=29d=29×1.93M=56gmol1
 
yx=2y=2xor M=12x+y=5612x+2x=5614x=56x=5614x=4C4H8
 
3. Écrire toutes les formules semi-développées possibles de cet hydrocarbure.
 
CH3 - CH2 - CH=CH2
 
CH3 - CH=CH - CH3
 
CH2=C(CH3) - CH3
 
 

Exercice 24


1. Déterminons la formule brute de cet hydrocarbure.
 
Équation de la réaction
 
CxHy+(x+y4)O2xCO2+y2H2O
 
D'après le bilan volumique : 
 
VCxHy=VO2x+y4=VCO2x
 
VCxHy=VCO2xx=VCO2VCxHy=3010x=3
 
VCxHy=VO2x+y4x+y4=VO2VCxHy=5010x+y4=5y=4(53)=4(53)y=8C3H8
 
2. Écrivons sa formule semi-développée.
 
CH3 - CH2 - CH3
 

Exercice 25

 
1. Équation chimique de la réaction de combustion.
 
CxHyOz+(x+y4z2)O2xCO2+y2H2O
 
2. Déterminons la formule brute de ce composé.
 
D'après le bilan molaire :
 
nCxHy=nO2x+y4z2=nCO2x=nH2Oy2
 
nCxHy=nH2Oy2x=nCO2nCxHy=mCO2MCO2nCxHy=1.3244×0.0x=3
 
nCxHy=nH2Oy2y=2nH2OnCxHy=2mH2OMH2OnCxHy=2×0.7218×0.01y=8
 
nCxHy=nO2x+y4z2x+y4z2=nO2VmnCxHy=1.0824×0.01=4.5z=2x+y29z=1
 
3. Écrivons les formules semi-développées des isomères correspondant à cette formule brute. 
 
CH3 - CH2 - CH2OH
 
CH3 - CHOH - CH3
 
CH3 - CH2 - O - CH3
 

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