Un chimiste qui mérite d'être connu, Karl Friedrich Mohr, bac Polynésie 2023.

A. Le sel de Mohr.
Les ions fer (II) sont facilement oxydés en ions fer (III) par le dioxygène de l'air dissout en solution aqueuse. Pour minimiser cette oxydation, Mohr utilise un solide ionique (NH₄)₂ Fe(SO₄)₂, 6H₂O(s).
1. Ecrire les demi-équations électroniques relatives aux couples Fe³⁺aq / Fe²⁺aq et O₂aq / H₂O(l).
4 fois {Fe²⁺aq --> Fe³⁺aq+ e^-}
O₂aq + 4H⁺aq + 4e^- --> 2H₂O(l)
Ajouter : 4Fe²⁺aq +O₂aq + 4H⁺aq + 4e^- --> 4Fe³⁺aq+ 4e^- +2H₂O(l).
Simplifier : 4Fe²⁺aq +O₂aq + 4H⁺aq --> 4Fe³⁺aq +2H₂O(l).
On prépare V = 100,0 mL d'une solution de sel de Mohr en dissolvant m = 2,00 g de ce solide.
2. Vérifier que la masse molaire du sel de Mohr est M = 392,0 g / mol.
M = 2 x(14 +4) +56+2 x(32 +4x16) +6 x18 =392,0 g / mol.
3. Calculer la concentration C en soluté apporté.
n = m / M = 2,00 / 392,0 =0,0051 mol.
C = n / V =0,0051 / 0,100 = 0,051 mol / L.
(NH₄)₂ Fe(SO₄)₂, 6H₂O(s)--> 2NH₄⁺aq + Fe²⁺aq +2SO₄^2-aq + 6H₂O(l).
On en déduit [Fe²⁺] = C =0,051 mol / L.

Le chauffage à reflux.
Pour réaliser la synthèse d'un ester, on introduit dans un ballon Vac=7,0 mL d'acide méthanoïque et Val=10,0 mL d'éthanol. On introduit également dans le ballon quelques grains de pierre ponce ainsi quelques gouutes d'acide sulfurique concentré.
.4. Nommer les éléments du montage.

A : réfrigérant à eau ; B: ballon ; D : chauffe ballon ; E : élévateur à croisillons.
5. Nommer les groupes caractéristiques présents.
6. Représenter la formule topologique du formiate d'éthyle.

7. Citer deux avantage du chauffage à reflux et indiquer une précaution à respecter pour réaliser cette synthèse.
En travaillant à température modérée on accélère la réaction : la température est un facteur cinétique.
On évite les pertes de matière : les vapeurs se condensent dans le réfrigérant à eau et retombent dans le milieu réactionnel.
L'acide est corrosif et l'alcool et l'ester sont inflammables. Port de blouse, gants, lunette et travailler loin de toute flamme.
8. Quel est le rôle de l'acide sulfurique ?
Catalyseur.
9. Calculer les quantités de matière des réactifs.
Masse volumique de l'acide méthanoïque : 1,22 g / mL.
Masse de cet acide :1,22 x 7,0 =8,54 g.
M(HCOOH) = 46 g / mol.
n =8,54 / 46 =0,1856 ~0,19 mol.
Masse volumique de l'éthanol : 0,79 g / mL.
Masse de cet alcool :0,79 x 10,,0 =7,0 g.
M(alcool) = 46 g / mol.
n =7,0 / 46 =0,152 ~0,15 mol.
0,15 mol d'alcool réagit avec 0,15 mol d'acide, celui-ci est en excès et l'alcool est en défaut.
10. Le rendement étant de 0,70, calculer la masse d'ester.
n(ester) =0,152 mol ; M(ester) =74,0 g / mol.
Masse théorique d'ester : 0,152 x 74,0 =11,25 g.
Masse réelle : 11,25 x0,70 =7,9 g.

Pour améliorer le rendement sans changer la nature des réactifs, on aurait pu utiliser le dispositif de distillation fractionnée.

L'espèce la plus volatile ( température d'ébullition la plus faible Téb(ester) = 54°C) , l'ester distille en premier.
En éliminant l'un des produits au fur et à mesure qu'il se forme, on déplace l'équilibre dans le sens direct.