Chimie organique. Concours CPR 2013


Soit un composé A de formule semi-développée CH3-CH2-CH2-C(CH3)(OH)-CH2-CH3.
Quel est son nom ?
3-méthylhexan-3-ol.
On fait réagir, en milieu aqueux de l'acide bromhydrique HBr sur ce composé A. Cette réaction se fait selon le schéma suivant : A+HBr =
CH3-CH2-CH2-C(CH3)(Br)-CH2-CH3 +H2O.
On constate qu'una addition d'acide nromhydrique au mélange réactionnel reste sans influence sur la vitesse de la réaction.
Conclure sur le mécanisme de cette réaction.
L'étape déterminente est la formation d'un carbocation tertiaire stable : SN1.
Donner le nom du produit de la réaction.
3-bromo-3-méthylhexane.
La molécule est-elle chirale ?
La molécule possède un atome de carbone asymétrique, elle est donc chirale.

Le composé A est chauffé en présence d'acide ortho-phosphorique.
Quelle est la formule du produit minoritaire obtenu ?
Le produit minoritaire est l'alcène le moins substitué.




.

.


Les réactifs sont introduits en proportions stoechiométriques. On appelle taux d'avancement a, le nombre de moles d'éthanol formé par mole d'éthylène initial.

Relation entre K1, a, Ptot.

avancement (mol)
C2H4(g)
+ H2O(g)
=C2H5OH(g)
initial
0
n
n
0
à l'équilibre
x
n-x
n-x
x
A l'équilibre, nombre total de mol : N=2 n-x.

Fractions molaires :

xC2H4 =
n-x
2n-x
; xH2O =
n-x
2n-x
; xC2H5OH =
x
2n-x
Pressions partielles :

PC2H4 =Ptot
n-x
2n-x
; PH2O =Ptot
n-x
2n-x
; PC2H5OH =Ptot
x
2n-x
K1=x (2n-x)Ptot / (Ptot(n-x)2) avec a = x/n ; K1=a (2-a)Ptot / (Ptot(1-a)2).
Calcul de a à 400 K sous Ptot = 1,00 bar.

0,246 ( 1-a)2 = a(2-a) ; 1,246 a2-2,498 a+0.246 = 0 ; a =0,104 ( 10,4 %).
Dans quel sens l'équilibre précédent est déplacé lors d'une élévation de température à pression constante, le système étant fermé.
DrH400 est négatif : la réaction est exothermique.
Une élévation de température favorise une réaction endothermique : l'équilibre est déplacé dans le sens indirect ( vers la gauche).
Dans quel sens l'équilibre précédent est déplacé lors d'une augmentation de pression à température constante, le système étant fermé.
A l'équilibre, nombre total de mol : N= 2n-x.
Dans le sens direct, le nombre total de moles diminue : une augmentation de pression à température constante, favorise la réaction qui conduit à une diminution du nombre de moles.
Une augmentation de pression, à température constante, déplace l'équilibre dans le sens direct.
Expérimentalement on travaille à 300 °C sous une pression de 70 bars.
Ces conditions sont-elles en accord avec les prévisions faites précédemment ?
La température proche de 573 K est défavorable à l'équilibre, mais il faut que les espèces soient gazeuse sous une pression de 70 bars.
Une pression élevée déplace l'équilibre dans le sens direct.
Les conditions expérimentales sont en accord avec les prévisions faites.










  

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