Aurélie déc 2000

d'après concours kiné Lariboisière 2000

chimie


1

solution tampon

 

1. On mélange V1 mL d'une solution d'acide éthanoïque à 0,1 mol L-1 et V2 mL d'une solution de méthanoate de sodium à 0,1 mol L-1 de façon à obtenir 100 mL d'une solution (S) dont le pH=3,9.

2. Ecrire les équations de dissociation partielle de HCOOH et totale de HCOONa

3. Donner 2 arguments permettant de négliger qualitativement la dissociation de HCOOH

4. Calculer V1 et V2.

5. On verse sans variation notable de volume 4 mL d'une solution de soude 0,5 mol L-1 dans 100 mL de solution S.

  • Ecrire l'équation bilan de la réaction qui se produit.
  • Donner l'expression de son Kr
  • Calculer la valeur de Kr. Conclure.
  • Quel est le pH du mélange final.
  • Que deviendrait la valeur du pH si les 100 ml de S étaient remplacer par 100 mL d'eau pure.
  • Quel est le rôle joué par la solution S.


corrigé

HCOONa ---> HCOO- + Na+.

HCOOH + H2O en équilibre avec HCOO- + H3O+.

HCOO- base faible issue du formiate de sodium réagit peu avec l'eau .

[ HCOO-]=0,1 v2 / (v1+v2) = 0,1 v2 /100 = v2 10-3 (v2 en mL)

HCOOH acide faible réagit peu avec l'eau .

[ HCOOH ]=0,1 v1 / (v1+v2) = v1 10-3 (v1 en mL)

3,9 = 3,72 + log(v2/v1) d'où v2 / v1= 1,513

et v1+ v2 =100 ; v1=39,8 mL ; v2=60,2 mL


HCOOH + OH- donne HCOO- + H2O.

Réaction mettant en jeu l'acide le plus fort et la base la plus forte . La différence des pKa est égale à 10,3. La réaction est donc totale.

Kr = [HCOO-] / ( [HCOOH ] [ OH- ] =1010,3.

total HCOO- à la fin : 6,02+2 = 8 mmol

pH=3,72 + log (8/1,98) = 4,32 variation inférieure à1%.

S est une solution tampon.


si on ajoute 2 mmol de soude dans 100 mL d'eau pure :

[OH-]=0,002/0,1= 0,02 mol L-1.

[H3O+]= 10-14 /0,02 = 5 10-13.

pH= 12,3 au lieu de 7 (eau au départ)


2

chimie organique

 

1. Un alcool A à chaîne carbonée non ramifiée de formule C4H10O subit dans un premier temps une oxydation ménagée par le permanganate de potassium en milieu acide. Une fraction du composé B ainsi obtenu forme un précipité orange avec la DNPH et donne un précipité rouge brique avec la Liqueur de Fehling. Dans un deuxième temps, le composé B chauffé avec le dioxygène en présence de cuivre porté au rouge, donne un produit C qui confère une teinte jaune au bleu de bromothymol et rouge à l'élianthine.

  • Quelle fonction chimique présente chacun des composés A,B, C.
  • Donner la formule semi développée de A, B,C.
  • Ecrire l'équation bilan de la réaction d'oxydation par le permanganate de potassium. L'un des couples mis en jeu est MnO4- / Mn2+
2. La parfumerie utilise des dérivés du composé C. On se propose de fabriquer un produit donnant l'arôme du chocolat à partir de C et d'un alcool commercial constitué d'un mélange de 2 isomères de formule :

H3C-CHCH3-CH2-CH2OH noté D et CH3-CH2-*CHCH3-CH2OH noté D'.

On sépare ces deux isomères en ne conservant que l'alcool non chiral ; on fait réagir en quantité équimolaire le composé C avec 220 mL d'alcool achiral en présence de 1 mL d'acide sulfurique. Le produit formé a un arôme chocolaté.

  • Donner le nom de l'alcool utilisé.
  • Ecrire l'équation bilan de la réaction.
  • Quelles sont les 3 caractéristiques de cette réaction.
  • Calculer la quantité d'alcool mise en jeu en mole, la masse de composé "chocolaté " obtenue.
  • Donner le nom du composé "chocolaté".
  • Comment procéder pour augmenter le rendement de cette réaction ?

Données : H=1 C=12 O=16 g mol-1 masse volumique de D ou D' = 0,8 g cm-3.


corrigé

2{ MnO4- +5 e- + 8H + --> Mn2+ + 4H2O } réduction

5{ C4H10O --> C4H8O +2 e- + 2H + } oxydation

2MnO4- + 6H + + 5 C4H10O --> 5C4H8O + 2Mn2+ + 8H2O


(D) : 3-méthylbutan-1-ol

esterification, lente, athermique, limitée par l'hydrolyse de l'ester.


masse d'alcool : 220 *0,8 =176 g

masse molaire alcool : 88 g mol-1.

176 / 88 = 2 mol alcool.

donc 2 mol d'ester si réaction totale.

masse molaire ester : 158 g mol-1.

masse théorique d'ester : 2*158 = 316 g


pour augmenter le rendement de l'esterification :

mettre un excès d'alcool ou d'acide

éliminer l'ester du milieu réactionel au fur et à mesure qu'il se forme

remplacer l'acide par le chlorure d'acyle ou l'anhydride d'acide correspondante.

 

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