Exo Chimie TS2 Corrigé
Exo Chimie TS2 Corrigé
Exo Chimie TS2 Corrigé
Exercices Corrigés
0
u
Chapitre 01 : Alcools
Exercice 1
1- Déterminer la F.S.D, le nom et la classe de chaque isomère de C5H11OH.
2- On dispose de trois alcools A1 ; A2 et A3 de formules semi développées respectives :
1
3/ Le composé (A) réagit avec le réactif de Schiff. Identifier (A).
4/ Comment peut-on préparer (A) à partir d’un alcool (B).
5/ L’isomère (B’) de (B) subit une oxydation ménagée par le dioxygène de l’air.
a- Décrire cette expérience et identifier les produits obtenus.
b- Ecrire les équations de réaction.
Exercice 4
On réalise l’oxydation ménagée d’un alcool (A) à quatre atomes de carbone par une solution
de bichromate de potassium en milieu acide , on obtient un composé (B) qui précipite au
jaune le 2,4-D.N.P.H et ne réagit pas avec le réactif de Schiff.
1/ Donner la formule brute de (A). Donner sa formule semi-développée et son nom.
2/ Ecrire en formule semi-développée, l’équation de cette réaction et donner le nom du
produit (B).
3/ On chauffe l’isomère (A’) de (A) à chaîne ramifiée, alcool primaire.
a- De quelle réaction s’agit-il ?
b- Ecrire l’équation de la réaction et nommer les produits obtenus.
4/ On réalise la combustion complète du composé (A) dans un volume v= 0.4L de dioxygène.
a- Ecrire l’équation de la réaction.
Calculer la masse de l’alcool (A) consommée par cette réaction.
Exercice 5
La combustion complète de 0,37 g d’un alcool (A) nécessite un volume V= 0,72 L de
dioxygène dans les conditions de température et de pression où le volume molaire des gaz est
égal à 24 L.mol-1.
1- a- Ecrire l’équation de la combustion complète de l’alcool(A).
b- Déterminer la formule brute de (A). On donne M(C) = 12 g.mol-1, M(H) = 1g.mol-1 et
M(O)=16g.mol-1.
c- Donner les formules semi-développées, les noms et les classes de tous les alcools isomères
correspondant à cette formule brute.
2- On réalise l’oxydation ménagée de (A) par le dioxygène de l’air on obtient un composé (B)
qui réagit avec la 2,4-D.N.P.H et qui rosit le réactif de Schiff.
a- Décrire cette expérience.
b- Identifier l’alcool (A) sachant que son isomère de position ne réagit pas au cours d’une
oxydation ménagée.
c- Donner la formule semi-développée de (B) et son nom.
d- L’oxydation ménagée de (B) donne un composé (C), donner le nom et la formule semi-
développée de (C).
3- On réalise la déshydratation de l’alcool (A) à une température de 180 °C on obtient un
composé organique (D).
a- Ecrire l’équation bilan de la réaction de combustion complète de A.
b- Donner la famille, le nom et la formule semi développée de (D).
4/ On fait réagir l’alcool (A) avec une quantité de chlorure d’hydrogène de masse m.
a- Ecrire l’équation bilan de la réaction qui se produit.
b- Sachant que le volume du gaz utilisé est V = 0,36 L, calculer la masse d’alcool consommée
et la masse m du produit formé.
On donne : MCl = 35,5g.mol-1 ; Vm =24 L.mol-1.
2
Exercice 6
On veut déterminer la formule brute d’une substance liquide (A) composée uniquement des
éléments carbone, hydrogène et oxygène.
1- Citer une expérience simple permettant de mettre en évidence les éléments carbone et
hydrogène dans la substance (A).
2- On vaporise un échantillon de (A) de masse m=1,48 g, le gaz obtenu occupe un volume V
= 0,48 L dans les conditions où le volume molaire est Vm = 24 L.mol-1.
Calculer :
a- La quantité de matière de gaz obtenu.
b- La masse molaire de (A).
3- Pour déterminer la composition centésimale de la substance (A) on réalise la combustion
complète de l’échantillon précèdent, on remarque que la masse du dioxyde de carbone dégagé
est m(CO2) = 3,52 g et que le volume de la vapeur d’eau dégagée est V(H2O) =2,4 L dans les
conditions où le volume molaire est Vm = 24 L.mol-1.
a- Calculer la masse et le pourcentage de carbone et d’hydrogène dans l’échantillon.
b- En déduire le pourcentage d’oxygène dans l’échantillon.
c- Déterminer la formule brute de la substance (A).
d- Ecrire l’équation de la réaction de combustion de (A).
e- Calculer le volume nécessaire de dioxygène à cette combustion.
4- Déterminer la formule semi développée, la classe et le nom de chaque isomère des alcools
de formule brute C4H10O.
Exercice7
Au cours d’une séance de travaux pratiques de chimie et après avoir réalisé le tirage au sort,
deux élèves Modou et Mariame ont eu le même sujet : « Identification d’un alcool A ». Le
professeur a mis à leur disposition tout ce qu’il faut pour atteindre leur but qui est la
détermination de la formule brute, la formule semi développée, le nom et la classe de l’alcool
A.
I-Démarche adoptée par Modou
1) Modou a réalisé une réaction avec l’alcool A, il a remarqué le dégagement d’un gaz B qui
décolore l’eau de dibrôme.
a – Quelle est la famille chimique de B.
b – De quelle réaction s’agit-il ?
2) Pour déterminer la formule brute de l’alcool A, Modou a réalisé la combustion complète de
0,3 g de l’alcool A, il a récupéré un volume V = 0,36 L d’un gaz, qui trouble l’eau de chaux,
dans les conditions où le volume molaire est Vm = 24 L.mol-1.
a – Ecrire l’équation bilan de la combustion complète d’un alcool.
b – Montrer comment Modou a pu déterminer la formule brute de l’alcool A.
On donne M(H) = 1 g.mol-1 M(C) = 12 g.mol-1 et M(O) = 16 g.mol-1.
II-Démarche adoptée par Mariame
1) Tandis que Mariame a réalisé une réaction de l’alcool A avec le dioxygène de l’air, elle a
obtenu un produit C qui, en présence de la 2,4-D.N.P.H, a donné un précipité jaune, mais il
est sans action sur le réactif de tollens.
a-Quelle est la nature du produit C ?
b-De quelle réaction s’agit-il ?
c-Décrire cette réaction dans le cas d’un alcool primaire quelconque.
2) Pour trouver la formule brute de l’alcool A, Mariame a fait réagir 0,3 g de l’alcool A avec
3
un excès de sodium, elle a récupéré une masse m = 5 mg d’un gaz qui, en présence d’une
flamme, provoque une légère détonation.
a-Ecrire l’équation de la réaction du sodium avec un alcool quelconque.
b-Montrer comment Mariame a pu déterminer la formule brute de l’alcool A.
III- Résultats :
1) Quel est l’élève qui a pu atteindre le but fixé par le professeur.
2) Donner la formule semi développée, le nom et la classe de A.
3) En déduire la formule semi développée et le nom du produit C.
Exercice 8
Un monoalcool saturé A a une densité de vapeur d = 3,03.
1. L’oxydation ménagée de A par une solution de dichromate de potassium
acidifiée conduit à un composé B qui réagit avec la 2,4 DNPH.
a. Quelle peut être la fonction du composé B ?
b. Ecrire l’équation-bilan de la réaction d’oxydo-réduction qui a lieu.
2. On laisse réagir dans une étuve, un mélange de 0,5 mol de l’alcool A et 2,0 mol
d’acide éthanoïque. Au bout d’une journée, n’évoluant plus, la composition du
mélange contient alors 1,6 mol d’acide éthanoïque.
Calculer la masse d’ester formé ainsi que le taux d’alcool estérifié.
3. Sachant que A est un alcool secondaire à chaîne ramifiée et dont la molécule
possède un carbone asymétrique. Identifier A.
H : 1 g.mol-1 ; O : 16 g.mol-1 ; C : 12 g.mol-1
4
Amines
5
c. Identifier B sachant que l’atome de carbone lié à N est lié à deux autres atomes de carbone.
Exercice 6
On soumet à l’analyse 0,45g d’un composé organique azoté et l’on trouve les résultats
suivants : 0,63g de vapeur d’eau ; 0,88g de dioxyde de carbone et 0,14g de diazote.
1) En représentant le composé par la formule CXHYNZ, écrire l’équation de sa combustion.
2) Pour déterminer la masse molaire M du composé, on mesure la masse de 1 litre de ce
composé à l’état gazeux et dans les conditions normales de température et de pression, on
trouve une valeur très proche de 2g. En déduire la valeur de M.
3) Déterminer les nombres x, y, z ; puis déduire la formule brute du composé.
4) Sachant qu’il s’agit d’une amine, déterminer les formules semi- développées possibles.
On donne le volume molaire Vmol = 24 L.mol-1
Exercice 7
1. Quelle est la formule générale CxHyN d'une amine aromatique ne comportant qu'un seul
cycle?
Exprimer x et y en fonction du nombre n d'atomes de carbone qui ne font pas partie du cycle.
2. L'analyse d'une telle amine fournit pour l'azote un pourcentage massique de 13,08.
2.1. Déterminer n.
2.2. Ecrire les formules semi-développées des différents isomères et donner leurs noms.
Masses molaires atomiques en g.mol-1: M(C) = 12; M(H) = 1; M(O) = 16; M(N) = 14;
M(Cl) = 35,5
6
Acides carboxyliques et dérivés
Exercice 1
Partie A
1/ Un acide carboxylique (A) est formé de 31.37% d’oxygène. Calculer sa masse molaire
et déterminer sa formule brute.
2/ Ecrire les formules semi-développées et les noms de tous les isomères possibles.
3/ On fait dissoudre 4g de l’isomère à chaîne linéaire de A dans 200 mL d’eau.
a/ Déterminer la concentration de la solution obtenue.
a/ On prélève 25 mL de cette solution à laquelle on ajoute 2,8 g de fer.
- Ecrire l’équation de la réaction.
- Quel est le réactif en excès ?
- Calculer le volume de gaz dégagé. On donne Vm = 24 L.mol-1.
Partie B
Un ester E de formule brute C4H8O2 est préparé au cours d’une réaction d’un acide
carboxylique A et d’un alcool B.
1- a- Qu’appelle-t-on cette réaction ?
b- Donner ses caractères.
2- Donner la formule semi développée, le nom de chaque isomère de l’ester E.
3- Déterminer la formule semi développée et le nom de l’acide A et ceux de l’alcool B
correspondant à chaque isomère de l’ester E.
Exercice 2
On réalise dans un excès de dioxygène, la combustion complète d’un composé organique
oxygéné A de formule brute CnH2nO2 et de masse molaire M; les résultats de cette expérience
ont permis de déterminer le pourcentage massique du carbone dans ce composé : %C : 54,54
1°) Comment peut-on montrer, à l’aide d’une combustion complète, que le composé A
renferme dans sa formule le carbone et l’hydrogène.
2°) a- Vérifier que les pourcentages en carbone, en hydrogène et en oxygène peuvent s’écrire
7
On donne : volume molaire à la température de l’expérience : VM = 24 L.mol-1
Exercice 3
On considère la réaction chimique suivante
C n H 2n H 2 O C n H 2n 2 O
1) Quelle est la nature de cette réaction chimique ?
2) Donner la fonction chimique du produit obtenu
La masse moléculaire du produit obtenu est M 88 g . mol1
On lui fait réagir avec de l’acide 2 - Methylbutanoïque.
3) Ecrire la réaction qui se produit sachant que l’ester formé a pour formule :
8
Exercice 5 : TRIGLYCERIDE
La palmitine est un triglycéride dérivant de l’acide gras nommé acide palmitique et du
glycérol (aussi appelé propan-1, 2,3-triol).
O
C15H31 C O CH2
O O
C15H31 C
OH C15H31 C O CH
O
C15H31 C O CH2
9
2- Ecrire l’équation de la réaction.
3- Pour déterminer la composition du mélange à une date t, on dose l’acide restant par une
solution d’hydroxyde de sodium 1 M, l’indicateur coloré utilisé est la phénolphtalèïne. Les
résultats de mesure sont traduits par le graphe suivant :
a- Pourquoi a-t-on chauffé le mélange et quel est le rôle de l’acide sulfurique ?
b- Comment peut-on connaître expérimentalement le point d’équivalence ?
c- Que représente la date t=160 min ? déterminer graphiquement la quantité de matière
d’acide éthanoïque restant à la fin de la réaction. Déduire le nombre de mole d’ester formé.
d- Calculer le volume de soude Véq versé au cours du dosage à la date t=160 min. Comparer
les volumes V1 et V2 de soude versés respectivement aux dates t1 = 100 min et t2 = 200 min au
volume Véq.
e- Représenter sur le même graphe l’allure de la courbe représentant le nombre de mole
d’ester formé en fonction du temps nester = g(t).
10
Cinétique Chimique
Exercice 1
La réaction de décomposition de l’eau oxygénée H2O2 se fait suivant l’équation :
Pour étudier la cinétique de cette réaction, on réalise l’expérience sur un volume V=10cm3 de
solution d’eau oxygénée de concentration molaire Co=6.10-2 mol.L-1. (Durant l’expérience V
est constant et le volume molaire d’un gaz est VM=24L.mol-1). On note à divers instants t le
volume VO2 de dioxygène dégagé. On établit le tableau suivant :
t(min) 0 5 10 15 20 30
VO2 10 3 L 1.56 3.65 5.26
1 – Montrer que la concentration molaire de l’eau oxygénée restante est donnée par :
nester(10-3mol) 0 2,5 3,7 4,5 4,9 5,7 6 6,4 6,5 6,6 6,7 6,7 6,7
a) tracer la courbe nester = f(t) et interpréter ces différentes parties
b) Déterminer la vitesse moyenne de formation de l’ester entre t1=10min et t2=50min
c) Déterminer le rendement d’estérification
d) Déterminer la constante d’équilibre, relative à la réaction d’estérification.
e) Peut-on utiliser un catalyseur pour :
- Augmenter la vitesse de la réaction
- Augmenter le rendement de la réaction
11
Exercice 3
A t=0 s, On introduit un volume V1=200 mL d’une solution (S1) d’iodure de potassium KI de
concentration molaire C1, un volume V2=300 mL d’une solution (S2) de péroxodisulfate de
potassium K2S2O8 de concentration molaire C2 =10-2 mol.L-1 et quelques gouttes d’empois
d’amidon. Une étude expérimentale a permis de tracer la courbe des variations de la
concentration de l’ion iodure I- en fonction du temps (Voir figure).
1- Ecrire l’équation de la réaction chimique symbolisant la réaction d’oxydoréduction
supposée lente et totale. Préciser les couples rédox mis en jeu.
2 - a - Définir la vitesse de la réaction à la date t.
V d I
b- Montrer que son expression s’écrit sous la forme v . Avec V volume du
2 dt
mélange réactionnel.
c- Comment varie cette vitesse au cours du temps ? Justifier.
Déterminer sa valeur maximale.
3 - a- Définir la vitesse moyenne vmoy de la réaction. Donner son expression en fonction de
I
où I est la variation de la concentration des ions I- pendant la durée t.
t
b- Calculer sa valeur entre les instants t1=0 et t2= 4 min.
4 - a- Dresser le tableau descriptif d’évolution du système chimique.
b- En utilisant le graphe, déterminer la quantité de matière initiale n0(I-) dans le mélange.
Déduire la valeur de C1.
c- Définir le temps de demi-réaction (t1/2). Sachant que t1/2 = 4min, déterminer
l’avancement final (maximal) de la réaction.
d- Quel est le réactif limitant ?
e- Compléter la courbe de [I-]=f(t) sachant que la réaction se termine à la date tf=32min.
(voir figure).
12
Exercice 4
A température constante on étudie la cinétique de décomposition de l'eau oxygénée.
L'équation bilan est la suivante : 2 H2O2 (lq) 2 H2O (g) + O2(g)
Au début de l'expérience, la concentration en eau oxygénée est de 8 *10-2mol.L-1.
(L’expérience est réalisée avec 1L d'eau oxygénée et ce volume est considéré comme constant
au cours de l'expérience). On mesure le volume de dioxygène dégagé au cours du temps.
( Voir le tableau de mesures ci-dessous)
Le volume molaire des gaz à cette température est Vm = 24 L.mol-1.
1- Exprimer la quantité de matière en dioxygène formée à l'instant t (notée n(O2)t ) en fonction
de V(O2)t et de Vm.
2- Dresser le tableau d’avancement pour cette réaction. Calculer la valeur de l’avancement
maximal.
3- Compléter le tableau de mesures suivant.
t (min) 0 5 10 15 20 25 30 40 60
VO2 (L) 0 0,2 0,31 0,40 0,48 0,54 0,58 0,65 0,72
x(10 -2 mol)
4- Tracer la courbe x = f(t).
5- Calculer la vitesse moyenne de la réaction entre les instants t1 = 10 min et t2 = 25 min.
6- Définir la vitesse instantanée v de la réaction et la déterminer graphiquement à t = 20 min.
Comment évolue cette vitesse au cours du temps ?
7- Déterminer graphiquement le temps de demi réaction t1/2 et déduire le taux d’avancement
x(t1/2 )
( ) à cette date.
x max
Exercice 5
Pour étudier la cinétique de la réaction d’oxydation des ions iodures I- par les ions
peroxodisulfate S2O82-, on réalise à t0 = 0 s et à une température T constante, un mélange de
deux solutions (S1) et (S2).
(S1) : solution d’iodure de potassium KI de volume V1 = 30 mL et de concentration C1.
(S2) : de peroxodisulfate de potassium K2S2O8 de volume V2 = 30mL et de concentration C2 =
0,05 mol.L-1.
La réaction produite dans le mélange est totale et lente d’équation :
2I- + S2O82- I2 + 2 SO4 2-
La courbe de la figure 1 donne la variation de la concentration molaire de diiode en fonction
du temps.
2-
1- a- Calculer la concentration initiale du mélange en ions peroxodisulfate : [S2O8 ]0.
-
b- Dresser le tableau d’avancement et déduire que I est le réactif limitant.
c- Déterminer la concentration initiale de I- dans le mélange : [I-]0.
d- En déduire C1.
13
2- Déterminer, en mol.L-1, la composition du mélange à l’instant t1=1000s.
3- Déterminer la vitesse volumique moyenne de la réaction entre les dates t0=0s et t1=1000s.
4- a- Définir la vitesse instantanée de la réaction.
b- Comment varie cette vitesse au cours du temps ? Justifier à l’aide du graphe.
c- Déterminer la valeur de la vitesse volumique de la réaction à la date t1 =1000s.
5- La courbe [I2]=f(t) est obtenue en dosant à différentes dates des prélèvements du mélange
par une solution (S) de thiosulfate de sodium Na2S2O3 de concentration molaire C.
a- Ecrire l’équation de la réaction du dosage.
b- Calculer C sachant que 5 mL du mélange sont dosés à la date t1=1000s par v=2mL de la
solution (S).
Exercice 6
L’eau oxygénée H2O2 se décompose lentement à la température ambiante et en présence d’un
catalyseur suivant l’équation : 2 H 2O2 l 2 H 2O g O2 g
Pour étudier la cinétique de cette réaction on prépare des prélèvements identiques de volume
Vp chacun et on dose la quantité de H2O2 restante par une solution de permanganate de
potassium KMnO4 en milieu acide de concentration molaire C=0,5 mol.L-1. Soit V : le
volume de la solution de KMnO4 nécessaire pour obtenir l’équivalence. L’équation de la
réaction de dosage s’écrit :
5 H2O2 + 2MnO4- + 6H+ 5O2 + 2Mn2+ + 8 H2O.
On donne la courbe n(H2O2) =f(t).
1- Dresser le tableau d’avancement de la réaction étudiée. Quel est l’avancement maximal.
2- a- Définir la vitesse instantanée de la réaction étudiée.
b-Déterminer sa valeur à la date t= 20 min.
c- Comment évolue cette vitesse au cours du temps ? Expliquer.
3- Définir la vitesse moyenne et la calculer entre t1=0min et t2=40min.
4- a- Quel est le volume V de la solution de KMnO4 nécessaire pour le dosage à la date
t=20min.
b- Déterminer la date à laquelle disparaît 75% de la quantité initiale de H2O2. Quel est la
valeur du taux d’avancement de la réaction à cette date.
14
1° Les ions peroxodisulfate S2O82- oxydent lentement les ions iodures I-. Etablir l’équation
bilan de cette réaction.
2° A la date t = 0, et à une température constante, on mélange :
- Un volume V1 = 50 mL d’une solution aqueuse de peroxodisulfate d’ammonium
(NH4)2S2O8 de concentration molaire C1 = 5.10 -2 mol.L-1.
- Un volume V2 = 50 mL d’une solution aqueuse d’iodure de potassium KI de concentration
molaire C2 = 16.10-2 mol.L-1.
- Quelques gouttes d’une solution d’empois d’amidon fraîchement préparé ( on rappelle que
l’empois d’amidon colore en bleu nuit une solution contenant du diiode I2 même en faible
quantité).
A une date t, on prélève, du mélange réactionnel, un volume V = 10 mL qu’on lui
ajoute de l’eau glacée et on dose la quantité de diiode I2 formée par une solution
de thiosulfate de sodium Na2S2O3 selon la réaction rapide et totale d’équation :
15
4° Les résultats des dosages ont permis de tracer la courbe régissant les variations de la
concentration des ions iodure au cours du temps ( Voir figure).
a- Préciser, en le justifiant, le réactif limitant.
b- En utilisant le tableau d’avancement, déterminer la concentration finale en ions iodures [ I-
]f.
c- Définir la vitesse volumique d’une réaction chimique. Montrer qu’elle s’écrit sous la forme
-
Vvol = - 1d[I ]. Déterminer graphiquement sa valeur à la date t = 20 min. Déduire la vitesse
2 dt
instantanée à cette date.
5° On refait l’expérience précédente mais avec une solution d’iodure de potassium de volume
v2 = 50 mL et de concentration molaire C’2 = 18.10-2 mol.L-1, représenter, sur le même graphe
de la figure 1, l’allure de la courbe représentant [ I- ] = f(t).
Exercice 7
Pour préparer l’éthanoate de butyle CH3COO-(CH2)3-CH3, ester au parfum de banane, on
réalise un mélange équimolaire d’acide éthanoïque CH3COOH et de butan-1-ol C4H9OH
auquel on ajoute quelques gouttes d’acide sulfurique concentré. Le mélange est réparti sur 7
tubes à essai, contenant initialement chacun a=1,33.10 -2 mole d’acide éthanoïque et a mole de
butan-1-ol. On introduit les tubes dans un bain marie à la température 60°C et on déclenche
simultanément un chronomètre. A chaque instant t, un tube est retiré du bain marie puis
refroidi par l’eau glacée afin de le doser par une solution d’hydroxyde de sodium NaOH de
concentration molaire CB=1mol.L-1.
1. Ecrire l’équation de la réaction d’estérification.
2. Dresser le tableau d’avancement correspondant.
3. a- Exprimer, à une date t, l’avancement x en fonction de a, CB et VBE (VBE volume de base
ajouté à l’équivalence).
b- Définir le taux d’avancement final f d’une réaction chimique.
x
4. On définit le rapport R à une date t et on donne le tableau suivant :
a
16
t(min) 0 3 6 15 30 45 60
R 0 0,44 0,58 0,64 0,67 0,67 0,67
a- Que peut-on dire quant à l’état du système chimique à partir de la date t=30 min ? Donner
le taux d’avancement final f de la réaction à l’équilibre dynamique.
b- Déduire, à partir du tableau, deux caractères de la réaction.
c- Enoncer la loi d’action de masse. Exprimer la constante d’équilibre K en fonction de f
puis calculer sa valeur.
d- Déterminer, en nombre de mole, la composition du mélange à la date t = 30 min puis
déduire le volume VBE versé à cette date.
5° Le système chimique est en équilibre dynamique, on ajoute b moles de l’ester obtenu à
volume sensiblement constant. Quel est le sens d’évolution spontanée de la réaction ? Justifier
la réponse par deux méthodes.
17
pH d’une solution aqueuse – Autoprotolyse de l’eau –
Produit ionique – Indicateur colorés
18
Exercice5
1. On mélange 100mL d’une solution S1 d’acide chlorhydrique de pH=2,4 avec 200mL d’une
solution S2 d’acide chlorhydrique de pH inconnu.
On obtient une solution de pH est égal à 2,7
Déterminer le pH de la solution S2
2. On mélange 200mL d’une solution d’acide chlorhydrique de pH=2,4 avec 200mL d’une
solution d’acide chlorhydrique de pH= 3,6
En déduire le pH de la solution obtenue
Exercice 6
Le thiosulfate de sodium est un solide blanc cristallisé de formule Na2 S2O3 ,5H2O .On dissout
une masse de 4 ,96g de ce composé dans une fiole jaugée de 200mL et complète jusqu’au trait
de jauge avec de l’eau distillée.
1. Calculer la concentration de la solution ainsi préparée
2. Ecrire l’équation de dissolution
3. En déduire les concentrations des ions Na et S2 O32 présents dans la solution
4. Avec la solution ainsi obtenue, on souhaite préparer 100mL de solution de thiosulfate à
10-2 molL-1.Décrire la méthode utilisée
Exercice7
On dispose des indicateurs colorés figurant dans le tableau ci- dessous
19
Acides - Bases
Exercice 1
La combustion complète d’un échantillon d’acide butyrique (A) de masse m=1,35g fournit
2,7g de dioxyde de carbone CO2 et 1,1g d’eau.
1°) Calculer la masse de carbone, d’hydrogène et d’oxygène contenue dans cette échantillon.
2°) a- En déduire la composition massique centésimale (pourcentage de carbone, d’hydrogène
et d’oxygène)
b- Montrer que la formule brute de (A) est C4H8O2, sachant que sa masse molaire est
M=88g. mol-1.
3°) Une solution aqueuse (S) est obtenue en faisant dissoudre 0,1mole d’acide butyrique
(acide faible) dans 500mL d’eau.
a- Rappeler la définition d’un acide de Bronsted
b- Ecrire l’équation chimique de la réaction de cet acide dans l’eau
c- Quels sont les couples acide base mis en jeu ?
d- Calculer la concentration molaire C de la solution obtenue
On donne : M H = 1 g.mol -1 ; MC = 12 g.mol –1 ; MO = 16 g.mol -1
Exercice 2
On souhaite préparer 100 mL d’une solution S0 d’acide benzoïque C6H5COOH de
concentration molaire volumique C0 = 0,1 mol.L - 1
1 - Déterminer la masse de cristaux à peser pour préparer S0.
2 - La solution S0 a un pH = 2,6
a - Ecrire l’équation bilan de la réaction de l’acide benzoïque avec l’eau.
Montrer que cet acide n’est pas un acide fort.
C6 H 5COO
b - Déterminer le coefficient de dissociation 0 de l’acide dans S .
0
C0
3 - On réalise une solution S1 par dilution au 1/10 de la solution S0. S1 a un pH = 3,1. En
déduire le coefficient 1 de l’acide dans la solution S 1 et conclure.
Exercice 3
Les mesures sont effectuées à 25°C.
Couples acide/base :
acide benzoïque/ion benzoate : pKa = 4,2
couples de l'eau : H3O+/H2O : pK a = 0
H2O/HO- : pK a = 14
Etude du couple acide benzoïque/ion benzoate : C6H5COOH/C6H5COO-.
1. On mesure le pH d'une solution S1 d'acide benzoïque de concentration c1 =1,0 10-2mol.L-1.
Le pH-mètre indique 3,1.
a. Pourquoi cette mesure permet-elle d'affirmer que l'acide benzoïque est un acide
faible dans l'eau ? Justifier.
b. Ecrire l'équation-bilan de la réaction de l'acide benzoïque avec l'eau. Donner l'expression de
la constante d'acidité du couple considéré.
2. On mesure ensuite le pH d'une solution S2 de benzoate de sodium de concentration c2 =
1,0 . 10-2 mol.L-1. On trouve pH = 8,1.
20
Le benzoate de sodium (C6H5COONa) est un corps pur ionique dont les ions se dispersent
totalement en solution.
a. Pourquoi la mesure du pH réalisée permet-elle d'affirmer que l'ion benzoate est une base
faible dans l'eau ? Justifier.
b. Ecrire l'équation-bilan de la réaction de l'ion benzoate avec l'eau. Exprimer la constante de
cette réaction et calculer sa valeur.
3. On ajoute à la solution S1 quelques gouttes d'une solution de soude. Le pH prend alors la
valeur 5,2.
a. Indiquer, sans calcul, en utilisant une échelle de pH, quelle est l'espèce du couple qui
prédomine dans la solution obtenue.
b. Noter, sur une échelle des pKa, les différents couples acide/base qui interviennent dans la
solution S1 et dans la solution de soude.
c.- Ecrire l'équation-bilan de la réaction acide-base qui se produit lors du mélange de la
solution S1 et de la solution de soude.
- Calculer la constante de cette réaction.
- En déduire si la réaction peut être considérée ou non comme totale.
4. On réalise une solution S en mélangeant 20 cm3 de solution S1 et 20 cm3 de solution S2.
A partir de la réaction se produisant lors du mélange, déduire, sans calcul, que la
concentration de l'acide benzoïque, dans la solution S, est égale à celle de sa base conjuguée.
En déduire la valeur du pH de la solution S.
Exercice 4
On donne M(C) = 12 g.mol-1, M(H) = 1 g.mol-1 et M(O) = 16 g.mol-1.
Un acide carboxylique (A) à chaîne linéaire, de masse molaire M = 88 g.mol-1.
1. a- Donner la formule brute d’un acide carboxylique et montrer que sa masse molaire s’écrit
sous la forme M = 14n + 32 avec n est le nombre de carbone contenu dans sa formule.
b- Déterminer la formule semi développée et le nom de chaque isomère acide de (A).
2. L’isomère à chaine ramifié de (A) est obtenu par une réaction chimique à partir d’un alcool
(B).
a- Donner le nom de la réaction.
b-Ecrire la formule semi développée, le nom et la classe de (B).
3- On fait réagir l’acide (A) avec le propan-1-ol, la réaction est très lente à la température
ambiante, pour l’accélérer on ajoute quelques gouttes d’acide sulfurique concentré.
a- Donner le nom de cette réaction.
c- Ecrire l’équation chimique de cette réaction. Donner le nom de l’ester formé.
4- On dissout une masse m d’acide (A) dans de l’eau distillée afin de préparer 100mL de
solution de concentration molaire C= 0,01 mol.L-1. En mesurant le pH de cette solution, on
trouve qu’il est égal à 3,9.
a- Calculer la masse m.
b- Calculer la concentration en ions H3O+. L’acide (A) est-il faible ou fort ?
« On rappelle que [H3O+] = 10-pH »
c- Ecrire l’équation de dissolution de l’acide (A) dans l’eau.
Exercice 5
On dispose du matériel et des produits suivants :
- Pipettes de 5mL, 10mL et 2mL
- Fioles jaugées de 500mL, 250mL et 100mL
- Une solution de méthylamine de concentration C1.
21
- Une solution de base B de concentration C2.
- Eau distillée - des flacons
Deux flacons A et B contenant l’un une solution S1 de méthylamine et l’autre une solution S2
de base B La mesure de pH de la solution S1 donne pH1=11.85 et celui de S2 est pH2=12.
Afin de connaître la force de chaque base, on effectue un prélèvement de chaque flacon que
l’on soumet à une dilution au dixième. La mesure des pH donne pH1=11.35 et celui de
pH2’=11.
1-a- Montrer, en le justifiant que le méthylamine est une base faible alors que B est une base
forte.
b- Calculer C2.
c- Décrire la démarche expérimentale à suivre, en précisant le matériel choisit pour effectuer
la dilution au dixième.
2- Etablir que le pH de la solution S1 vérifie la relation suivante pH= 1/2.(pka+pke+logC).
3- A l’aide d’un protocole expérimentale, on mesure le pH d'une solution aqueuse de
méthylamine pour différentes valeurs de sa concentration C.
Les résultats des mesures permettent de tracer la courbe pH=f (-logC).
Déduire de cette courbe la valeur de pka du couple CH 3 NH3 / CH3 NH 2 ainsi que la
concentration C de la solution S.
Exercice 6
On considère quatre solutions acides, de même concentration C=10-2 mol /L. Les pH de ces
solutions, mesurés à 25°C sont indiqués dans le tableau suivant :
Solution d’acide A1H A2 H A3 H A4 H
pH 3,4 2 5,6 2,9
1°) a/ Qu'appelle-t-on acide fort ? Qu'appelle-t-on acide faible ?
b/ En utilisant le tableau ci-dessus, préciser le (s)acide(s) faible(s) et le(s) acide(s) fort(s).
2°) a/ Pour chaque acide faible, calculer le coefficient de dissociation de l'acide dans l'eau.
Classer ces acides, selon leur force.
b/ Etablir une relation entre la constante d'acidité Ka du couple AH / A et le coefficient de
dissociation de l'acide dans l'eau.
c/ Calculer la constante d'acidité Ka de chaque acide faible.
Classer respectivement ces acides selon leurs Ka respectives.
3°) On dilue 10 fois la solution n°1 le pH est alors égal à 3,9.
Quelle est la nouvelle valeur du coefficient de dissociation de l'acide A1H
Comparer au coefficient de dissociation de l'acide A1H calculé dans la question 2.
4°) Quel est l'effet de la dilution sur l'équilibre chimique de couple A1H / A1 .
Exercice 7
On prépare un volume V1=200ml d’une solution aqueuse S d’hypo chlorate de sodium
ClONa de concentration C0=10-1 mol.L-1, en dissolvant une masse m de ce sel dans l’eau. Le
pH de la solution obtenue est pH0=9,75.
22
1- Déterminer la masse m. ( MCl=35.5 MO=16 et MNa=23 en g.mol-1).
2- Ecrire l’équation de la réaction qui accompagne la dissolution.
3- Montrer que ClO- est une base faible et écrire l’équation de dissociation de cette base avec
l’eau.
4- Donner l’expression de Kb en fonction de ke, pH0 et C0 puis calculer sa valeur.
5- On prélève un volume v0=10ml et on ajoute un volume V d’eau. Soit C la concentration de
la nouvelle solution.
a- donner une relation entre C, C0, V0 et V.
1 V
b- Montrer que pH pH 0 log 1 .
2 V0
d- Calculer le pH de la solution pour V = 90ml et en déduire les concentrations de ClO- et
HClO.
Exercice 8
Après plusieurs heures de pédalage sous la pluie, le groupe décide de s'arrêter déjeuner dans
une auberge.
1. Il y a sur la table une bouteille d'eau et un soda. Le pH de l'eau minérale indiqué sur
l'étiquette est 6,3.
1.1 Montrer que la concentration en ion oxonium [H3O+] de cette eau minérale est voisine de
5,0 10-7 mol.l-1.
1.2 Calculer la quantité de matière d'ion oxonium n(H3O+) contenue dans cette bouteille de
volume V = 1,5 L.
2. Sur l'étiquette du soda on peut lire, entre autres : conservateur : benzoate de sodium.
L'ion benzoate C6 H5-COO- est une base, il fait partie du couple " acide benzoïque / ion
benzoate" dont le pKa est 4,2.
2.1 Donner la définition d'une base selon Brönsted.
2.2 Ecrire la réaction susceptible de se produire entre l'ion benzoate et l'eau. Nommer les
produits obtenus.
2.3 Donner l'expression littérale de la constante d'acidité du couple acide benzoïque / ion
benzoate.
2.4 Le pKa de ce couple est 4,2. Représenter sur un axe gradué en pH, le diagramme de
prédominance de l'acide benzoïque et de l'ion benzoate.
2.5 Le pH de l'estomac est égal à 2. En s'aidant du diagramme précédent, dire ce qu'il advient
de l'ion benzoate lorsque Rémi a avalé la boisson. Reste-t-il sous forme d’ion benzoate ou se
transforme-t-il en acide benzoïque ? Justifier.
Le repas étant très copieux, le restaurateur propose à Rémi une boisson facilitant la digestion
en oubliant de lui dire qu'elle contient de l'alcool. Rémi accepte....
Exercice 9
Toutes les solutions sont prises à 25°C, température à laquelle le produit ionique de l’eau pure
est Ke 1014 .
En dissolvant chacune des trois bases B1, B2 et B3 dans de l’eau pure, on prépare
respectivement trois solutions aqueuses basiques ( S1 ) , ( S2 ) et ( S3 ) de concentrations
initiales identiques C1 = C2 = C2
On oublie de coller une étiquette portant le nom de la solution sur chaque flacon. Seule l’une
des bases correspond à une base forte (l’hydroxyde de sodium NaOH) . Chacune des deux
autres étant une base faible.
Pour identifier chaque solution, on mesure son pH et on porte les résultats dans le tableau
suivant :
23
(S1) (S2) (S3)
pH 11,1 13 10,6
1)
a - Classer les bases B1, B2 et B3 par ordre de force croissante ; justifier le choix adopté.
b - En déduire celle des trois bases qui correspond à NaOH ; déterminer la valeur de la
concentration de sa solution.
2) a - Exprimer le pKa d’une solution de base faible B en fonction de son pH, de sa
concentration initiale c et du
pKe. B est l’une des deux bases faibles utilisées dans l’expérience décrite ci - dessus. On
supposera que, suite à la dissolution, la concentration de la base restante est pratiquement
égale à c.
b - Calculer le pKa de chacune des deux bases faibles.
c - Identifier chacune des deux bases faibles en utilisant la liste des valeurs de pKa de quelques
bases consignées dans le tableau suivant :
Aziridine Morphine Ammoniac Ephedrine Ethylamine
pKa 8,01 8,21 9,25 9,96 10,7
24
Dosage Acide - Base
Exercice 1
On mélange un volume VA d’une solution d’acide chlorhydrique (H3O+aq + Cl-aq) de
concentration molaire CA ayant un pHA avec un volume VB d’une solution d’hydroxyde de
sodium (Na+aq + OH-aq) de concentration molaire CB ayant un pHB.
1. Réaliser le bilan de matière des ions hydronium et hydroxyde
2. Calculer la leur concentration molaire dans la solution après la réaction de neutralisation.
Montrer que celui-ci est :
- pH = 7, dans le cas d’une réaction totale et stœchiométrique.
C V CBVB
- pH = - log A A , dans le cas d’un excès de la solution acide.
VA VB
C V C AVA
- pH = 14 + log B B , dans le cas d’un excès de la solution basique
VB VA
- En déduire le pH de la solution obtenue
On donne :
VA = 200 mL, pHA = 2,0 et VB = 200 mL, pHB = 12,0.
VA = 800 mL, pHA = 2,0 et VB = 500 mL, pHB = 12,0.
VA = 300 mL, pHA = 2,0 et VB = 200 mL, pHB = 12,3
3. Calculer la concentration molaire des ions sodium et des ions chlorure qui sont restés dans
la solution dans les trois cas.
Exercice 2
Pour déboucher les canalisations, on utilise des produits domestiques qui sont des solutions
concentrées d’hydroxyde de sodium, NaOHs, (soude).
Sur l’étiquette de l’un de ces produits on lit :
- densité d = 1,2 (masse volumique ρ = 1,2 g.cm-3)
- contient 20 % en masse de soude.
1)Montrer que la concentration molaire C de la solution commerciale est voisine de 6mol.L-1.
2) Quel volume de solution commerciale faut-il prélever pour obtenir 1L de solution diluée
de concentration molaire 3.10-2 mol.L-1 ?
Les solutions de soude sont des solutions de base forte.
3) a- Rappeler la définition d’une base forte.
b- Calculer le pH de la solution diluée.
Pour vérifier sa concentration, on dose 5 mL de la solution diluée par une solution d’acide
chlorhydrique de concentration CA = 1.10-2 mol.L-1.
4) a- Ecrire l’équation bilan de la réaction.
b- Pour obtenir l’équivalence, on doit verser 15 mL de la solution d’acide chlorhydrique.
Calculer la concentration de la solution diluée. Retrouve-t-on la valeur souhaitée ?
25
Exercice 3
On se propose de déterminer l’alcalinité d’une eau industrielle. Pour ceci on réalise le dosage
pHmétrique de 50 mL d’eau par une solution d’acide chlorhydrique de concentration molaire
CA = 1.10-1 mol.L-1.
Les résultats des différentes mesures ont permis de tracer la courbe ci-dessus.
On admettra que l’alcalinité était due à la seule base faible : l’ion hydrogénocarbonate HCO3-
1) Déterminer graphiquement :
a- les coordonnées du point d’équivalence.
b- le pKA de la base faible.
2) Ecrire l’équation de la réaction de dosage, puis calculer la concentration molaire et la
concentration massique de la base.
3) Le titre alcalimétrique complet (T.A.C) d’une eau s’exprimant par le même nombre que le
volume exprimé en mL d’une solution acide telle que CA = 2.10-2 mol L-1 nécessaire pour
doser 100 mL d’eau, déterminer le T.A.C de l’eau étudiée.
Exercice 4
A l’aide d’une pipette et à partir d’une solution aqueuse SA d’un monoacide AH de
concentration molaire CA, on prélève un volume VA=20 mL qu’on verse dans un bécher. Le
dosage pH- métrique de SA par une solution aqueuse SB d’hydroxyde de sodium NaOH (base
forte), concentration molaire CB=0,2 mol .L-1, a permis de tracer la courbe de figure -1.
26
1°/a) Décrire comment varie le pH en fonction de volume de la base ajouté.
b) La forme de la courbe permet-elle de vérifier que l’acide AH dosé est un acide faible
?.Justifier.
2°/ Déterminer graphiquement en précisant la méthode utilisée:
a) La valeur du pH à l’équivalence.
b) La valeur de la constante d’acidité pKa du couple AH /A-.
3°/ Définir l’équivalence acido-basique. Calculer la concentration CA de la solution de l’acide
AH.
4°/a) Ecrire l’équation de la réaction de dosage et montrer qu’elle est pratiquement totale.
b) Justifier le caractère acide, base ou neutre de la solution obtenue à l’équivalence.
c) Vérifier que le pH à l’équivalence E est donné par la relation pHE = ( pke +pKa +log C’AE )
5°/ Pour permettre une bonne immersion de l’électrode combinée du pH-mètre dans le
mélange, on répète le dosage précédent après avoir ajouté un volume Ve d’eau pure au
volume Va=20 mL de la solution SA à doser.
a) Préciser, en le justifiant, l’effet de cette dilution sur :
Le pH initial de la solution acide.
Le pH à la demi-équivalence.
Le volume VBE de base versée à l’équivalence.
Le pH à l’équivalence.
b) Sachant que la valeur de pHE a varié de 0,15 de la valeur précédente. Calculer le volume
Ve d’eau.
6°/ Parmi les indicateurs colorés consignés dans le tableau ci-dessous,
a) Qu’appelle-t-on la teinte sensible d’un indicateur coloré ?.
b) Préciser l’indicateur le plus approprié pour réaliser ce dosage ? Justifier.
Indicateur coloré Zone de virage
Bleu de bromothymol 6,2 – 7,4
Hélianthine 3,1 – 4,4
Phénolphtaléine 8,2 – 10,0
27
Exercice 5
Dans un examen de travaux pratiques, un élève est chargé d’effectuer le dosage d’un volume
va = 20mL d’une solution d’acide AH inconnu par une solution aqueuse d’hydroxyde de
sodium (base forte) de concentration molaire Cb afin d’identifier AH. Au cours du dosage,
l’élève suit à l’aide d’un pH-mètre l’évolution de pH du milieu réactionnel en fonction du
volume Vb de base versée, les résultats sont consignés dans le tableau suivant :
Vb
0 2 4 6 8 9 9.5 10 10.5 12 14 16 18 20
(mL)
pH 2.81 3.62 4.03 4.38 4.8 5.16 5.48 8.31 11.2 11.7 11.97 12.12 12.23 12.3
On donne une liste de pKa de quelques couples acide-base qui peuvent être utiles à
l’identification de l’acide.
Couple
NH4+/NH3 HCOOH/HCOO- C6H5COOH/C6H5COO- CH3NH3+/ CH3NH2
acide-base
pKa 9,2 3,8 4,2 10,7
Le candidat est appelé à :
1- Faire un schéma annoté du dispositif utilisé pour ce dosage.
2- Tracer la courbe représentative de pH=f(Vb).
3- Prélever la valeur du pH :
a- à l’équivalence et à déduire le caractère de l’acide.
b- A la demi-équivalence et à identifier l’acide.
c- Initial de l’acide et à calculer sa concentration Ca en supposant que AH est un acide
faiblement ionisé.
4 - Ecrire l’équation de la réaction du dosage.
5- Calculer la concentration Cb de la base.
6- On dilue 10 fois la solution d’acide initiale et on refait le dosage de l’acide AH par la
soude, tracer sur le même papier millimétré l’allure de la nouvelle courbe de pH=f(Vb)
Exercice 6 : Etude d’un produit d’entretien
Sur l’étiquette d’une solution commerciale d’ammoniac (NH3) on lit : % massique=20%.On
prépare 100 mL d’une solution diluée, noté S au 20éme de la solution commerciale, noté S0
Données : H : 1,00gmol-1 N : 14 gmol-1 ; Ka =6,3.10-3 ; pKa=9,2
1. La mesure du pH à 250 de la solution diluée donne pH=12.
a-Indiquer en justifiant la nature de cette solution
b-Préciser le nom et la formule de son espèce conjuguée
c-Ecrire le couple acide-base auquel appartient l’ammoniac
d-Donner le diagramme de prédominance, en fonction de pH, des espèces de ce couple et en
déduire l’espèce prédominante dans la solution S
2. Pour vérifier les indications de l’étiquette on titre un volume V=10,0 mL par une solution
d’acide chlorhydrique de concentration CA=5,00.10-1molL-1en présence de quelques gouttes
de BBT .Le changement de teinte de la solution pour un volume VA=10 ,8 mL de solution
titrante.
a-Ecrire l’équation de la réaction support du dosage en précisant toutes les caractéristiques de
cette transformation chimique
b-Etablir l’expression de la constante de la constante d’équilibre Kr en fonction de la
constante d’acidité Ka. Calculer sa valeur et conclure
c-Déterminer la concentration molaire C de la solution ; en déduire la concentration C0 de la
solution commerciale
28
d- La mesure de la masse volumique de la solution commerciale donne μ =920gL-1.
Déterminer l’expression du pourcentage massique de la solution commerciale en fonction de
C0 ; M et μ. Calculer sa valeur et conclure
3. Lors de ce titrage, la mesure du pH de la solution lorsqu’on a versé un volume VA’=6,0 mL
d’acide chlorhydrique donne pH = 9,0.
a-Déterminer les quantités de matière n1 et n2 d’acide chlorhydrique introduit
b-Déterminer de l’avancement final, l’avancement maximal à l’aide d’un tableau descriptif
de l’évolution du système chimique
c-Montrer en calculant le taux d’avancement final que la transformation est quasi-totale
Exercice 7 (Acide fort et acide faible)
On réalise le dosage Ph-métrique de 10 mL de deux acides AH1 et AH2 par une solution
d’hydroxyde de sodium de concentration 0,1 mol.L-1. VB (mL) représente le volume
d’hydroxyde de sodium versé. L’un des deux acides est fort, l’autre est faible.
Acide AH1
VB1 0 2 4 6 8 9 9,9 10 10,1 12 15
pH 1 1,2 1,4 1,6 2 2,3 3,3 7 10,7 12 12,3
Acide AH2
VB2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9,9 10 10,1 11 12 15
pH 2,9 3,8 4,2 4,4 4,6 4,8 5 5,2 5,4 5,8 6,8 8,7 10,7 11,7 12 12,3
1) Faire un schéma annoté du dispositif expérimental.
2) Tracer pour les deux acides, sur un même graphique, les courbes pH1 = f(VB1) et pH2 =
f(VB2).
Echelle : 1 cm pour une unité pH et 1 cm pour 1 mL.
3) Identifier sur le graphique, l’acide fort et l’acide faible.
4) Calculer les concentrations molaires des deux acides.
5) Déterminer le pK A et la constante d’acidité de l’acide faible.
6) Vers quelle valeur tend le pH de la solution acide lorsqu’on continue à ajouter la solution
basique ?
Exercice 8
Pour déboucher les canalisations, on utilise des produits domestiques qui sont des solutions
concentrées d’hydroxyde de sodium, NaOHs, (soude).
Sur l’étiquette de l’un de ces produits on lit :
- densité d = 1,2 (masse volumique ρ = 1,2 g.cm-3)
- contient 20 % en masse de soude.
1) Montrer que la concentration molaire C de la solution commerciale est voisine de 6molL-1.
2) Quel volume de solution commerciale faut-il prélever pour obtenir 1L de solution diluée
de concentration molaire 3.10-2 mol.L-1 ?
Les solutions de soude sont des solutions de base forte.
3) a- Rappeler la définition d’une base forte.
b- Calculer le pH de la solution diluée.
Pour vérifier sa concentration, on dose 5 mL de la solution diluée par une solution d’acide
chlorhydrique de concentration CA = 1.10-2 mol.L-1.
4) a- Ecrire l’équation bilan de la réaction.
b- Pour obtenir l’équivalence, on doit verser 15 mL de la solution d’acide chlorhydrique.
Calculer la concentration de la solution diluée. Retrouve-t-on la valeur souhaitée ?
29
Exercice 9
On réalise différentes solutions en mélangeant à chaque opération une solution aqueuse S1
d’un acide carboxylique R-COOH de volume VA et une solution aqueuse S2 de carboxylate de
sodium (R-COONa) de volume VB .
Les concentrations molaires des solutions utilisées pour ces mélanges sont les mêmes pour S1
et S2 et égales à C . Les valeurs du pH de ces solutions pour les couples de valeurs (VA ,VB)
sont indiquées dans le tableau suivant :
VB(mL) 10 10 10 10 10 20 30 40 50
VA(mL) 50 40 30 20 10 10 10 10 10
VB
1°) a) Représenter graphiquement pH = f(x) avec x = log ;
VA
Echelle :
10cm sur l’axe horizontal correspond à l’unité de x .
2°) L’acide R-COOH étant supposé faible, montrer que dans le mélange obtenu on a :
[RCOO- ] VB
[RCOOH]
= .
VA
30
2.3. Calculer la valeur pKa du couple acide/base et la comparer à celle donnée au 1.2
3. On ajoute à la solution S1 de concentration molaire CA= 10-2molL-1 et de volume
VA=20mL, la solution S2 de concentration CB=10-2molL-1 et de volume VB = 20mL pour
obtenir une solution S.
3.1. A partir des équations d’Electroneutralité et de conservation de la matière, montrer que :
CH3COOH CH3COO (On négligera les concentrations des ions H3O+ et HO- devant
celle des ions Na+ et on ne fera pas de calcul)
3.2. En déduire le pH de la solution S
3.3. Donner le nom et les propriétés de la solution
Exercice11
On veut préparer une solution tampon à partir d’une solution commerciale d’acide éthanoïque
1. On dispose d’une bouteille commerciale d’acide éthanoïque sur laquelle on lit les
indications suivantes :
Masse molaire : 60gmol-1
Masse volumique : ρ=1050kg /m3
Pureté : 99%
1.1 Déterminer le volume V0 de la solution commerciale qu’il faut prélever pour préparer un
volume Va= 1L de solution d’acide éthanoïque concentration Ca = 0.1molL-1
1.2 Ecrire l’équation bilan de la réaction de l’acide éthanoïque avec l’eau.
2. On dispose également d’un flacon d’éthanoate de sodium en poudre portant l’indication
suivante : masse molaire : 82g /mol
2.1. Déterminer la masse mb d’éthanoate de sodium qu’i faut peser pour préparer un volume
Vb =500ml de solution d’éthanoate de sodium de concentration Cb =0.3mol/L
2.2. Ecrire l’équation de la dissociation de l’éthanoate de sodium dans l’eau
2.3. Ecrire l’équation de la réaction entre un ion éthanoate et l’eau
3. Préparation de la solution tampon
3.1. Donner les propriétés d’une solution tampon
3.2. Donner l’expression de la constante d’acidité Ka du couple d’acide éthanoïque
ion /éthanoate et en déduire la relation entre pH et pKa
3.3. A quelle condition pH = pKa
3.4. On veut préparer un volume V =100ml d’une solution tampon à partir des solutions
d’acide éthanoïque et d’éthanoate de sodium précédentes
Déterminer les volumes d’acide éthanoïque et d’éthanoate de sodium à utiliser
4. Détermination expérimentale du pKa du couple acide éthanoïque /ion éthanoate
On introduit dans un bécher Va= 20 ml de solution aqueuse d’acide éthanoïque on verse.
progressivement dans le bécher une solution aqueuse d’hydroxyde de concentration molaire
Cb =0.1mol/L. On relève au fur et a mesure la valeur du ph et on obtient le tableau de mesure
ci-dessous
Vb(mL) 2 4 6 8 12 14 16 18 19
pH 2,9 3 3,8 4,6 4,8 5 5,3 5,7 6
31
1cm 1 unité de pH
Echelle :
1cm 2mL
4.2. Déterminer graphiquement les coordonnées du point d’équivalence E
4.3. Retrouver la valeur de la concentration molaire Ca de la solution d’acide éthanoïque
4.4. Déduire de la courbe la valeur du pKa du couple.
CH 3COOH / CH 3COO
32
Les acides α aminés
1
1.1 Identifier les groupes caractéristiques présents sur ces deux molécules.
1.2. Représenter l’alanine de façon à mettre en évidence le carbone asymétrique. Combien
existe-t-il de stéréoisomères de l’alanine.
Préciser leur nature.
Qu’en est-il de la glycine ?
2 En solution aqueuse, il se forme presque exclusivement un ion dipolaire, appelé amphion ou
zwitterion (représenté dans le tableau précédent).
2.1. Définir un acide et une base selon Bronsted.
2.2 Quel est l’acide conjugué de cet amphion (on donne pK A2 = 9,9) ?
Écrire alors l’équation de la réaction de cet amphion avec l’eau.
Quel est ici le rôle de l’eau ? Celui de l’amphion ?
2.3. Quelle est la base conjuguée de cet amphion (on donne pK A1 = 2,3) ?
Écrire alors l’équation de la réaction de cet amphion avec l’eau.
Quel est ici le rôle de l’eau et celui de l’amphion ?
2.4. Comment peut-on qualifier cet amphion ?
3 Les valeurs respectives des pKA des couples acido-basiques sont pK A1 = 2,3 et
pK A2 = 9,9.
3.1. Sur un axe de pH, indiquer les domaines de prédominance de chaque couple de l’alanine.
3.2. On acidifie la solution aqueuse de l’alanine, on obtient un pH de 2. Quelle est l’espèce
majoritaire ? Que se passe-t-il si la solution a un pH = 6, un pH = 11 ?
Exercice 2
Une solution d’amine aliphatique saturée B de concentration molaire CB a un pH =11,9 à
25 0C
2.1. On dose un volume VB=250mL d’une solution de l’amine B par une solution d’acide
sulfurique de concentration molaire CA=0,1molL-1. Le volume d’acide versé pour atteindre la
demi-équivalence est VA=6,25mL
Montrer à l’aide de ces données que la concentration de l’amine B vaut CB=0,1molL-1
2.2. Sachant que l’amine B est une base faible qui se dissocie faiblement, montrer que
pK A 2 pH ( pKe log CB ) . En déduire la valeur du pKA du couple acide- base
2 .3.Pour préparer 250 mL de cette solution il a fallu dissoudre 1,125g d’amine
Déterminer la formule brute de l’amine
33
Ecrire les formules semi-développées des isomères et les nommer
2.4. On fait réagir l’amine secondaire B avec un acide carboxylique A.On obtient après
chauffage un composé C de formule brute CxHyON dont l’analyse de 0,645g montre qu’il
contient 0,07g d’azote
a. Déterminer la formule brute du composé C
b. Ecrire la formule semi-développée du composé C sachant que la molécule d’acide possède
un carbone asymétrique et nommer-le
c. Ecrire l’équation de formation du composé C
Exercice 3 (BAC 2009)
Amines, amides, acides aminés et autres sont des composés organiques azotés qui
jouent un rôle important dans le fonctionnement des organismes vivants, de l’être humain en
particulier, en intervenant dans un grand nombre de réactions biochimiques. Les acides α -
aminés, en particulier, constituent les matières de base des polypeptides et des protéines
qui peuvent intervenir dans les systèmes de régulation et jouer le rôle d’enzymes
(catalyseurs biologiques).
1.1 Ecrire la formule générale d’une amine primaire et celle d’un acide α-aminé.
1.2 Un acide α-aminé A donne, par décarboxylation, une amine primaire B de masse molaire
31 g.mol-1
. Donner la formule semi-développée et le nom de l’amine primaire B. En déduire la
formule semi-développée et le nom de l’acide α-aminé A.
1.3 Ecrire l’équation-bilan de la réaction de l’amine B avec l’eau. Préciser le couple
acide/base auquel appartient B.
1.4 On considère une solution aqueuse de l’amine B de concentration initiale C. En supposant
que la valeur de C est telle [OH- ] << C, démontrer que le pH de cette solution est donné par la
ଵ
relation : pH = 7 + ଶ(pKa + log C).
En déduire la valeur du pH d’une solution à 10-1 mol. L-1 de l’amine. Le pKa du couple
acide/base auquel appartient B vaut : pKa = 10,7
1.5 On désire synthétiser un dipeptide D à partir de l’acide α-aminé A et de l’alanine. Le
groupe amine de l’alanine est bloqué lors de cette synthèse.
Ecrire l’équation-bilan de la synthèse du dipeptide D en mettant en évidence la liaison
peptidique.
On donne la formule de l’alanine : CH3 CH 2 COOH
Exercice4 :
La valine est un acide α-aminé dont la formule semi-développée est:
34
3.3 – Donner, selon Fischer, la représentation des deux énantiomères de la valine.
Identifier la série de chacun d’eux.
4 – Les solutions aqueuses de valine contiennent un ion dipolaire, appelé aussi amphion ou
zwitterion.
4.1 – Représenter la formule semi-développée de cet ion.
4.2 – Justifier l’existence de cet ion.
4.3 – Ecrire les deux couples acido-basiques dont fait partie cet ion dipolaire.
4.4 – Pour chacun des couples écrire l’équation de la demi-réaction correspondante.
5 – On réalise une réaction de condensation entre la valine et un acide α-aminé X.
Un des dipeptides obtenus a pour formule :
35
Compléter, après l'avoir recopiée, la configuration D de la phénylalanine en projection de
Fischer.
Exercice 6
Les albumines et les globulines sont des protéines globulaires (sphéroprotéines) qui se
trouvent aussi bien chez les animaux que chez les végétaux. Les albumines sont riches en
acide glutamique (glutamate), en acide aspartique (aspartate), en lysine et en leucine.
Partie 1 : Etude de la leucine
La leucine est un acide a α miné de formule semi-développée :
1.1 Justifier que cette molécule est bien un acide α -aminé. Encadrez sur la formule que vous
aurez recopiée sur votre copie les deux enchaînements d’atomes caractéristiques.
1.2 Donner la définition d’un atome de carbone asymétrique.
1.3 Montrer que la leucine contient bien un atome de carbone asymétrique. Le repérer
sur la formule recopiée précédemment.
1.4 Cette molécule est chirale. Justifier cette affirmation.
1.5 De part sa chiralité, cette molécule présente deux énantiomères. Donner le nom de chacun
d’eux
1.6 L’organisme des mammifères ne peut utiliser qu’un de ces énantiomères. Lequel ?
1.7 Donner la représentation de Fisher de l’énantiomère mentionné à la question 1.6
Partie 2 : La séquence leucine-lysine.
Dans les albumines, des séquences leucine-lysine alternent avec d’autres séquences.
Elles sont formées par la condensation, lors de la synthèse peptidique, d’une molécule
de leucine et d’une molécule de lysine. Cette séquence est représentée par la formule
suivante
36
2.1. Qu’est-ce qu’une protéine ?
2.2. Recopier la séquence et entourer la liaison peptidique.
2.3. Cet enchaînement d’atomes est un cas particulier d’une fonction organique.
Nommer cette fonction et dessiner l’enchaînement d’atomes qui la caractérise.
2.4. Quelle est la particularité géométrique de la liaison peptidique ?
2.5. La liaison peptidique peut, dans certaines conditions, être hydrolysée. Quel
composé doit-on utiliser pour réaliser cette hydrolyse ?
2.6. A quel endroit de la liaison peptidique ce composé va-t-il agir ?
2.7. A partir de la séquence précédente, donner la formule de la lysine.
Partie 3 : La séquence acide glutamique-acide aspartique
Cette séquence est obtenue par la condensation d’une molécule d’acide glutamique avec une
molécule d’acide aspartique lors d’une synthèse peptidique.
3.1 Quel composé autre que le dipeptide est formé lors de cette condensation ?
3.2 Combien de dipeptides peut-on former lors de cette réaction si on ne prend aucune
précaution particulière ?
3.3 On bloque la fonction acide de l’acide aspartique et la fonction amine de l’acide
glutamique afin qu’elles ne réagissent pas. Ecrire la formule du dipeptide obtenu.
3.4. Nommer ce dipeptide à l’aide des abréviations GLU pour la partie provenant de l’acide
glutamique et ASP pour la partie provenant de l’acide aspartique.
3.5 Nommer les autres dipeptides qui auraient été formés sans les blocages décrit
précédemment.
On donne les masses molaires( C) = 12 g.mol-1; M(N) = 14 g.mo -1; M(O)= 16 g.mol-1 ;
M(H) = 1 g.mol-1
Exercice 7 : Les acides α-aminés dans l’alimentation de la femme enceinte
1. On dit parfois : « Lorsqu’on attend un enfant, il faut manger pour deux ». Faut-il
vraiment manger deux fois plus ou manger différemment ? Par exemple, le
développement du fœtus ainsi que celui de différents organes nécessite un apport
supplémentaire en protéines. Celles-ci doivent être équilibrées en acides aminés essentiels.
1.1. Recopier la formule générale d’un acide α-aminé donnée ci-dessous, puis encadrer et
nommer les deux groupes caractéristiques présents.
37
1.2. Expliquer brièvement l’appellation d’acide α-aminé attribuée à cette molécule.
1.3. La leucine est un acide α-aminé essentiel. Sa formule semi-développée est :
2.2. La liaison peptidique est un cas particulier d’un groupe fonctionnel caractéristique.
Lequel ?
2.3. Recopier et compléter l’équation de l’hydrolyse de ce dipeptide :
38
2.1. Ecrire la formule semi-développée de cet ion et la formule générale le
désignant
2.2..Ecrire les formules semi-développées des autres formes ioniques susceptibles d’exister en
solution aqueuse. Quelles sont les formes ioniques par rapport à l’ion dipolaire
2.3. Le pK A de l’alanine sont respectivement pK1 2,3 et pK 2 9,9
a. Attribuer à ces valeurs le couple acide- base de l’alanine en justifiant la réponse
b. Quelle est l’espèce chimique prépondérante à pH 2 et pH 11 ?
3. La condensation d’une molécule d’alanine et d’une molécule de glycine de formule
H 2 N CH 2 COOH , conduit à un dipeptide
Deux réactions sont possibles
3.1. Ecrire les équations de ces réactions en donnant les formules semi-développées des deux
dipeptides que l’on peut obtenir
3.2. Soit A l’un des deux dipeptides. Des formules trouvées au 3 .1), on cherche celle qui celle
qui correspond au composé A
Pour cela on réalise les expériences suivantes :
On traite A par l’acide nitreux HNO2 ; sachant que l’acide nitreux réagit sur un groupe
aminé primaire suivant la réaction :
NH 2 + HNO2 R OH + N2 + H2O ; tout en passant donc comme si le groupe –NH2
était remplacé par le groupe –OH
Ecrire les formules possibles pour le composé C obtenu par cette réaction
Si on hydrolyse ce composé C, on obtient entre autres de l’acide glycolique
HO CH 2 COOH
Donner l’équation de la réaction d’hydrolyse et déduire les deux formules trouvées ci- dessus
celle qui correspond au corps C (l’hydrolyse permet la coupure de la liaison peptidique entre
C et H).
Quelle est la formule semi-développée du peptide A
2.4. On fait réagir l’amine secondaire B avec un acide carboxylique A. On obtient après
chauffage un composé C de formule brute CxHyON dont l’analyse de 0,645g montre qu’il
contient 0,07g d’azote.
a. Déterminer la formule brute du composé C
b. Ecrire la formule semi-développée du composé C sachant que la molécule d’acide possède
un carbone asymétrique et nommer-le
c. Ecrire l’équation de formation du composé C.
Exercice9
1 PRINCIPE DE L’ELECTROPHORESE
L’électrophorèse est une méthode qui permet : de séparer différents acides α -aminés ; de
purifier des acides α -aminés. Ces deux opérations sont basées sur leur migration différenciée
sous l’action d’un champ électrique, à pH contrôlé
39
Trois acides aminés sont déposés en 1, 2 et 3 sur une même ligne centrale avant
l’établissement du champ électrique.
A une valeur de pH bien déterminée, donnée par une solution tampon, correspondant au point
isoélectrique de l’acide α-aminé 2, en présence du champ électrique, les acides α-aminés
migrent dans un sens ou dans l’autre, selon le signe de leur charge électrique. Seul l'acide
aminé 2 ne migre pas car il est à son pHi et donc pratiquement uniquement sous forme
d'amphion doublement ionisé.
Remarque : Il existe, pour chaque acide α -aminé, une valeur du pH pour laquelle l’amphion
est majoritaire donc sa concentration maximale. Ce pH particulier, compris entre pKa1 et pKa2,
est appelé point isoélectrique ; il se note pHi. Il est caractéristique de chaque acide α -aminé et
sa valeur est donnée par la relation :
1
pH i pK a1 pK a 2
2
2 La charge électrique des acides aminés
On étudie 3 acides aminés (A, B et C).
Quand on dépose un acide aminé A en solution à pH 6 sur une feuille de papier filtre imbibée
du tampon à pH 6 et que l'on place la feuille dans un champ électrique, l'acide aminé A ne se
déplace pas.
Quand la même opération est faite, dans les mêmes conditions expérimentales - (c'est à dire à
pH = 6) - avec un acide aminé B, l'acide aminé B se déplace sur la feuille de papier en
direction du pôle (-). L'acide aminé C soumis au même traitement se déplace vers le pôle (+).
2 .1 Expliquer pourquoi les 3 acides aminés se comportent de cette manière.
L'analyse élémentaire de chaque acide aminé a fourni les résultats suivants :
Acide aminé Masse molaire %N %C %O %H
A 75 18.67 32.00 42.66 6.67
B 146 19.18 49.31 21.92 9.59
C 133 10.52 36.10 48.12 5.26
2.2 Proposer une formule brute pour chaque composé et écrire la formule semi-développée.
2.3 Ecrire la formule du tripeptide constitué par l'enchaînement A-B-C.
40
CORRECTION SUR LES ALCOOLS
Exercice1
1. Formule semi-développée, nom et classe des isomères de C5 H11OH
CH3 (CH 2 )3 CH2OH : pen tan 1 ol , classeI
CH3 (CH2 )2 CHOH CH3 : pen tan -2-ol ; classe II
CH3 CH 2 CH 2OH CH 2 CH3 : pentan-3-ol ; classe II
CH 3 CH 2 CH 2 CH (CH 3 ) CH 2OH : 2-methylbutan-1-ol ; classe I
CH 3 CH 2 CH (CH 3 ) CH 2 CH 2OH : 3-methylbutan-1-ol ; classe I
CH3 CH 2 COH (CH3 ) CH3 : 2-methylbutan-2-ol ; classe III
CH3 CH2 (CH3 ) CHOH CH 3 : 3-methylbutan-2-ol ; classe II
CH3 C(CH3 )2 CH 2OH : 2,2-diméthylpropan-1-ol ; classe I
2. Nom et classe de chaque alcool
A1 : 3-méthylpentan-2-ol ; classe II ; A2 : 2-éthyl-2-methylbutan-1-ol, classe I;
A3 : 2-methylpropan-2-ol, classe I
3. a. Le produit obtenu donne un précipité jaune avec le 2,4-D.N.P.H .et n’agit pas avec le
réactif de Schiff. Il s’agit d’une cétone obtenue par oxydation ménagée d’un alcool secondaire
A1
b. Equation-bilan de la réaction
Demi-équations électroniques : MnO4 6 H 5e Mn2 4 H 2O
CH 3 CH 2 CH (CH 3 ) CH OH CH 3 CH 3 CH 2 CH (CH 3 ) C O CH 3 2 H 2e
Bilan : 5 CH 3 CH 2 CH (CH3 ) CH OH CH 3 +2 MnO4 + 6H 3O 2Mn 2 + 14H 2O +
5CH3 CH 2 CH (CH3 ) C O CH 3
La cétone obtenue a pour nom : 3-methylpentan-2-one.
4. a. Equation de la réaction de déshydratation de l’alcool A3
CH3 COH (CH3 )2 H 2 SO4
CH3 C(CH3 ) CH 2 + H 2O
b. La nom est 2-methylpropène ; il appartient à la famille des alcènes
Exercice 2
1. Equation de la combustion complète de l’alcool (A)
3n
Cn H 2n 1OH O2 nCO2 (n 1) H 2O
2
3n
Une mole de molécules d’alcool (A) réagit avec moles de molécules de dioxygène pour
2
donner n moles de molécules de CO2 et (n+1) moles de molécules de H2O.
2. Détermination de la formule brute de (A)
n A nCO2 m mCO2
A M A mCO2 nM CO2 m A 14 n 18 17,6 44n 7, 4
1 n M A nM CO2
n 4 C4 H9OH
3. Formule semi- développée ; nom et classe des isomères de l’alcool (A)
CH 3 CH 2 2 CH 2OH : butan-1-ol ; alcool primaire
41
CH 3 CH 2 CHOH CH 3 : butan-2-ol: alcool secondaire
CH 3 CH 2 CH 3 CH 2OH : 2-methylpropan-1-ol; alcool primaire
CH 3 COH CH 3 2 : 2-methylpropan-2-ol; alcool tertiaire
4. a.Le composé B réagit avec le 2,4-D.N.P.H, mais pas avec le réactif de Schiff. B est une
cétone produit de l’oxydation ménagée de l’alcool secondaire (A)
(A) est donc le butan-2-ol : CH3 CH 2 CHOH CH 3
b. Formule semi développée et nom de (B)
B : CH 3 CH 2 CO CH 3 : butan-2-one
5.a . Equation de la réaction qui se produit (à revoir)
CH3 CH 2 CHOH CH3 HCl CH3 CH 2 CHCl CH3 H 2O
b. Masse de l’alcool consommée et la masse du produit récupéré
n n m m
D’après l’équation de la réaction : A HCl A HCl mA
1 1 M A M HCl
mHCl M A 3, 65 74
mA 7, 4 g
M HCl 36,5
mHCl M C4 H9Cl 3, 65 92,5
mC4 H 9Cl mC4 H 9Cl 9, 25g
M HCl 36,5
Exercice 3
1. Détermination de la formule brute de (A)
Soit Cx H y Oz le composé (A)
12 x y 16 z M
On a :
%C % H % O 100
12 x M %C M 62 58
x x3
%C 100 12 100 12 100
% H M 10, 4 58
y y6
1, 0 100 1, 0 100
% O M 27, 6 58
z z 1 d’où la formule brute de (A) : C3 H 6O
16 100 16 100
3. Identification de (A)
Le composé (A) réagit avec le réactif de Schiff ; (A) est donc un aldéhyde de formule semi-
développée : CH3 CH 2 CHO
4. Le composé peut être préparé, par exemple, par oxydation ménagée du propan-2-ol (B) par
le permanganate de potassium KMnO4 en milieu acide
5. a. Le propan-1-ol ( B' ), isomère de (B), subit une oxydation ménagée par le dioxygène de
l’air pour donner l’aldéhyde qui, à son tour, se transforme en acide carboxylique lorsque le
dioxygène en excès
b. Equations des réactions
1
CH3 CH 2 CH 2OH O2 CH 3 CH 2 CHO H 2O
2
1
CH3 CH2 CHO O2 CH3 CH 2 COOH
2
42
Exercice4
1. Formule brute, formule semi-développée et nom de (A)
L’oxydation ménagée de (A) par une solution de bichromate de potassium donne un composé
(B) qui précipite au jaune le D.N.P.H et ne réagit pas avec la liqueur de Fehling
(B) est une cétone produit de l’oxydation ménagée de l’alcool secondaire (A).
D’où (A) : C4 H9OH ; CH 3 CH 2 CHOH CH 3 : butan-2-ol
2. Formule semi-développée de (B)
(B) : CH 3 CH 2 CO CH 3
Equation de la réaction
Demi-équations électroniques :
CH 3 CH 2 CHOH CH 3 CH 3 CH 2 CO CH 3 2 H 2e
Cr2 O7 14 H 6e 2Cr 3 7 H 2O
Bilan : 3CH 3 CH 2 CHOH CH 3 Cr2O7 8H 3CH 3 CH 2 CO CH 3 7 H 2O
CH3 CH 2 CO CH3 : propanone
3.a. Il s’agit d’une réaction de déshydratation
b.Equation de la réaction
H SO
CH 3 2 CH CH 2OH 3 2 C CH 2 + H2O
2 4 CH
4. Equation de la réaction
C4 H9OH 6O2 4CO2 5H 2O
Masse de l’alcool (A) :
n A nO2 m V V M A 0, 4 74
D’après l’équation : A mA mA 0, 21g
1 6 M A 6Vm 6Vm 6 24
Exercice 5
1. a. Equation de la combustion complète de l’alcool (A)
3n
Cn H 2 n1OH O2 nCO2 (n 1) H 2O
2
b. Détermination de la formule brute de (A)
n nO
D’après l’équation de la réaction : A 2
1 3n
2
m 2V
A 3nVm mA 2V M A 3n 24 0,37 2 0, 72 14n 18 n 4
M A 3nVm
D’où la formule brute : C4 H9OH
c.Formule semi-développée, nom et classe des alcools isomères
CH 3 CH 2 2 CH 2OH : butan-1-ol ; alcool primaire
CH 3 CH 2 CHOH CH 3 : butan-2-ol: alcool secondaire
CH 3 CH 2 CH 3 CH 2OH : 2-methylpropan-1-ol; alcool primaire
CH 3 COH CH 3 2 : 2-methylpropan-2-ol; alcool tertiaire
2.a Description de l’expérience voire cours.
2.b L’isomère de position de (A) ne réagit pas au cours d’une oxydation ménagée, (A) est le:
43
2-methylpropan-1-ol de formule semi- développée : CH 3 CH 2 CH 3 CH 2OH
c.Formule semi-développée et nom de (B)
CH 3 2 CH CHO : 2-methylpropanal
d. L’oxydation ménagée de l’aldéhyde (B) conduit à l’acide carboxylique (C) de formule
semi- développée : CH 3 2 CH COOH : acide 2-methylpropanoique
3. a. Equation de la réaction
CH 3 2 CH CH 2OH CH 3 2 CH CH 2
0
180 C
44
12 x y 16 z M A
Par définition :
%C % H % O 100
12 x M A %C M A 60 74
x x4
%C 100 12 100 12 100
%H M A 14 74
y y 10
1, 0 100 1, 0 100
% O M A 26 74
z z 1
16 100 16 100
D’où la formule brute : C4 H10O
d. Equation de la réaction de combustion de (A)
C4 H10 O 6O2 4CO2 5H 2O
e. Volume nécessaire de dioxygène à la combustion
nO n VO
D’après l’équation de la réaction : 2 A 2 nA VO2 6 nA Vm 6 2, 0.102 24
6 1 6Vm
VO2 2,9 L
4. Formule semi-développée, classe et nom de chaque isomère
CH 3 CH 2 2 CH 2OH : butan-1-ol ; alcool primaire
CH3 CH 2 CHOH CH3 : butan-2-ol : alcool secondaire
CH 3 CH 2 CH 3 CH 2OH : 2-methylpropan-1-ol ; alcool primaire
CH 3 COH CH 3 2 : 2-methylpropan-2-ol; alcool tertiaire
Exercice 7
I ) Dé marche adoptée par Modou
1. a. Le dibrome sert de test d’identification des alècènes.Le gaz est donc un alcène
b. Il s’agit d’une réaction de deshydratation intramoleculaire.
2. a. Equation de la combustion complète d’un alcool
3n
Cn H 2 n 1OH O2 nCO2 ( n 1) H 2O
2
b.Montrons comment Modou a pu déterminer la formule brute de l’alcool A
n nCO2 m VCO2
D’ après l’équation de la réaction : A A VCO2 M A nVm m A
1 n M A nVm
0, 36 (14 n 18) n 24 0, 3 n 3 ; d’où la formule brute : C3 H 7OH
II Démarche adoptée par Mariame
1. a. Nature du produit C
Le produit C donne un précipité jaune avec la D.N.P.H ; mais sans action avec le réactif de
Schiff ; le produit C est donc une cétone
b. Il s’agit d’une réaction d’oxydation ménagée
b. La réaction d’oxydation ménagée d’un alcool primaire conduit à un aldéhyde lorsque
l’oxydant est en défaut et à l’acide carboxylique celui-ci est en excès
2.a. Equation de la réaction du sodium avec un alcool quelconque
Demi- équations électroniques :
1
Cn H 2 n 1OH e Cn H 2n 1O H 2
2
45
Na Na e
1
Equation bilan : Cn H 2n 1OH Na Cn H 2 n 1O Na
H2
2
b.Montrons comment Mariame a pu déterminer la formule brute de l’alcool
n nH m 2 mH 2
D’après le bilan molaire : A 2 A 2mH 2 M A M H 2 mA
1 1 M A M H2
2
2 5.103 (14n 18) 2 1,0 0,3 n 3 ; d’où la formule brute : C3 H 7OH
III. Résultats
1. En plus de déterminer la formule brute de l’alcool, la méthode de Mariame a permis de
déterminer la classe de l’alcool. Mariame a pu atteindre le but fixé par le professeur
2. Formule semi-développée, nom et classe de A
CH 3 CHOH CH3 : propan-2-ol ; alcool secondaire
3.
Exercice 8
1.a. La fonction du composé B est soit un aldéhyde , soit une cétone
b.Equation –bilan de la réaction d’oxydoréduction qui a lieu :
Demi-équations électroniques :
Cn H 2n 1OH e Cn H 2 nO 2 H 2e
Cr2O72 14H 6e 2Cr 2 7 H 2O
0,5 0, 4 0, 2
; soit 20%
0,5
3. Identification de A
A est un alcool secondaire à chaine ramifiée et possédant un carbone asymétrique
A : (CH 3 )2 CH CHOH CH 3
46
Amines
47
d) Formules semi- développées des amines et de l'ion ammonium quartenaire obtenus par
action de l’iodométhane sur l’amine
CH 3 CH 2 CH (CH 3 ) NH CH 3 ; CH 3 CH 2 CH (CH 3 ) N (CH 3 ) 2 ;
CH 3 CH 2 CH (CH 3 ) N (CH 3 ) 3
Exercice 3
1. Formule brute du composé
Soit C X HY N Z la formule brute du composé
Déterminons les pourcentages des éléments présents dans le composé
m 100 mCO2 M C mCO2 M C 100 1,32 12 100
%C C or mC %C %C 61%
m M CO2 m M CO2 0, 59 44
mH 2O 2 M H 100 0,81 2 1 100
%H % H 15%
m M H 2O 0,59 18
mNH3 M N 100 0,17 14 100
%N % N 24%
m M NH 3 0, 59 17
12 X Y 14 Z M 29d
%C % H % N 100 100
12 X 29d 29d %C 29 2, 09 61
X X 3
%C 100 100 12 100 12
29 d % H 29 2, 09 15
Y Y 9
100 1 100 1
29 d % N 29 2, 09 24
Z Z 1 ; d’où la formule brute : C3 H9 N
100 14 100 14
2. Formules semi-développées des amines répondant à la formule : C3 H9 N
CH 3 CH 2 CH 2 NH 2 ; CH 3 CH ( NH 2 ) CH 3 ; CH 3 CH 2 NH CH 3 ;
(CH 3 )2 NH CH 3
Exercice 4
1. Détermination du pourcentage massique en azote de l’amine
m 100 0, 7 100
%N N % N 24%
m 2,95
2. Détermination de la formule brute de l'amine
M Cn H 2 n 3 N M N M 100 14 100
M Cn H 2 n 3 N N 14n 17 14 n 17 58
100 %N %N 24
n 3 d’où la formule brute : C3 H9 N
3. Formules semi développées possibles, nom et classe des amines
CH 3 CH 2 CH 2 NH 2 : propan-1-amine ; amine primaire
CH3 CH ( NH 2 ) CH 3 : propan-2-amine; amine primaire
CH3 CH 2 NH CH3 : N-méthyléthanamine; amine secondaire
48
(CH 3 )2 N CH3 : N, N-diméthylméthanamine; amine tertiaire
4. Identification de l’amine
L’amine étant secondaire ; il s’agit donc du N-méthyléthanamine de formule semi-
développée : CH3 CH 2 NH CH3
Exercice 5
a. Formule générale d’une amine saturée comportant x atomes de carbone
Une formule générale d’une amine saturée comportant x de carbone s’écrit sous la forme :
C X H 2 X 3 N
Expression Y en fonction de X
CX HY N CX H 2 X 3 N Y 2 X 3
b. Donner les formules semi- développées possibles de B
Il existe une relation entre la composition molaire et la composition centésimale :
M C X H2 X 3 N 14 14 100 14 100
MC X H2 X 3N 12 X 2 X 3 14
100 %N %N 27
14 X 17 52 X 3 ; d’où la formule brute : C3 H9 N
Les formules semi- développées possibles :
CH 3 CH 2 CH 2 NH 2 : propan-1-amine
CH3 CH ( NH 2 ) CH 3 : propan-2-amine
CH3 CH 2 NH CH3 : N-méthyléthanamine
(CH 3 )2 N CH3 : N, N-diméthylméthanamine
c.Identification B
L’amine B comporte un atome de carbone est lié à la fois à N et à deux autres atomes de
carbone ; il s’agit de propan-2-amine de formule semi-développée : CH 3 CH ( NH 2 ) CH 3
Exercice 6
1. Equation de la combustion du composé
Y Z Y
C X H Y N Z + X O2 X CO 2 + N2 + H 2O
4 2 2
2. Valeur de la masse molaire M
m V m mVm 2 24
M= or n= M= = = M=48gmol 1
n Vm n V 1
3. Détermination des nombres x, y, z
D’après l’équation-bilan :
n nCO2 nN 2 nH 2O m mCO 2 2 mN 2 2 mH 2O m
= = = = = = n
1 X Z Y M XM CO 2 ZM N 2 YM H 2O M
2 2
mCO2 m MmCO2 48 0,88
= X X 2
XM CO2 M mM CO2 0, 45 44
M 2mN2 48 2 0,14
Z Z Z 1
mM N2 0, 45 28
49
M 2mH2O 48 2 0,63
Y Y Y 7
mM H2O 0, 45 18
La formule brute du composé est donc : C2 H7 N
4. Détermination des formules semi- développées possibles du composé
CH3 -CH 2 -NH2 ; CH3 -NH-CH3
Exercice 7
1. Formule générale CxHyN d'une amine aromatique comportant cycle
C6 H5 Cn H 2n N Cn 6 H 2n 7 N
50
Acides carboxyliques
Exercice1
Partie A :
1. Calcul de la masse molaire de (A)
M A 2M O 2M O 100 2 16 100
MA M A 102 gmol 1
100 %O %O 31,37
Détermination de la formule brute de (A)
M A M Cn H 2n O2 14 n 32 102 n 5 , d’où la formule brute : C4 H9COOH
2. Formules semi-développées possibles :
CH3 (CH 2 )3 COOH : acide pentanoique
CH 3 CH 2 CH (CH 3 ) COOH : Acide -2-Methylbutanoïque
CH3 CH2 (CH3 ) CH 2 COOH : acide -3-Methylbutanoïque
(CH 3 )3 C COOH : acide -2,2- dimethylpropanoïque
3.a. Détermination de la concentration de la solution
m 4
CA C A 0, 20molL1
M AV 102 200.10 3
b. Equation de la réaction
2C5 H9COOH Fe (C5 H9COO)2 Fe H 2
Le réactif en excès
nA m 4 n 2,8
A 0, 020mol ; Fe 0, 048mol
2 2 M A 2 102 1 56
nFe n A
; le Fer est réactif en excès
1 2
Le volume de gaz dégagé
1
n A nH 2 VH 2 nH 2 Vm 0, 04 24 VH 2 0, 96 L
2
Partie B :
1.a. La réaction est appelée réaction d’estérification directe.
b.La réaction est lente, limitée et athermique.
2. Formule semi- développée et nom de chaque isomère
a) CH 3 CH 2 COO CH 3 : propanoate de méthyle
b) CH 3 COO CH 2 CH 3 : éthanoate d’éthyle
c) HCOO CH 2 CH 2 CH3 : méthanoate de propyle
d) HCOO CH (CH3 )2 : méthanoate d’ispropyle ou de 1-méthyléthyle
3. Formule semi-développée, noms de l’acide et de l’alcool correspondant à chaque isomère
de l’ester
a) CH3 CH 2 COOH : acide propanoïque ; CH3OH : méthanol
b) CH 3 COOH : acide éthanoïque ; CH3 CH 2OH : éthanol
c) HCOOH : acide méthanoïque; CH3 CH 2 CH 2OH : propan-1-ol
d) HCOOH : acide méthanoïque ; CH 3 CHOH CH3 : propan-2-ol
51
Exercice 2
1. Lors d’une combustion complète d’un composé organique, l’élément carbone est mis en
évidence par sa transformation en dioxyde de carbone et l’élément hydrogène en eau
2. Vérification des pourcentages en carbone, en hydrogène et en oxygène dans le composé
Cn H 2nO2
12n 2n 32 M
Par définition :
%C % H %O 100
12n M 12n 100
%C
%C 100 M
2 n 100 32 100
Un raisonnement analogue conduit à : H et % O
M M
%C
b. Montrons que le rapport : 6
%H
12n 100
%C M 12n 100 M 12n
6
%H 2n 100 M 2n 100 2n
M
Pourcentage en hydrogène et en oxygène
%C %C 54,54
6 %H % H 9, 09%
%H 6 6
%O 100% %C % H 100% 54,54% 9, 09% %O 36, 37%
c) Masse molaire M du composé
M 32 32 100
M M 88 gmol 1
100 %O 36,37
Formule brute du composé
M M Cn H 2nO2 14n 32 88 n 4 d’où la formule brute : C4 H8O2
3.a. Equation de la réaction
C4 H 8O2 5O2 4CO2 4 H 2O
b. Volume de dioxyde carbone dégagé
V VCO2
D’ après le bilan volumique : A VCO2 4V A 4 240 VCO2 960 mL
1 4
Exercice 3
Nature de la réaction chimique
Cn H 2n H 2O Cn H 2n 2O
Il s’agit d’une réaction d’hydratation
2. Fonction chimique du produit obtenu
Le produit obtenu par hydratation de l’alcène est un alcool
M Cn H2n 2O 14n 18 88 n 5 ; d’où la formule brute : C5 H11OH
1. Equation de la réaction qui se produit
CH3 CH 2 CH (CH3 ) COOH CH3 CHOH CH 2 CH 2 CH 3
CH3 CH 2 CH (CH 3 ) COOCH (CH3 ) CH 2 CH 2 CH3 H 2O
52
L’alcool est secondaire ; son oxydation ménagée conduit à une cétone de formule semi-
développée : CH 3 CO CH 2 CH 2 CH3 : butan-2-one
Exercice 4
1. Groupe fonctionnel caractéristique et nom des composés
Composé et groupe Nom du groupe fonctionnel Nom du composé
fonctionnel
Hydroxyle Propan-1-ol
Hydroxyle Propan-2-ol
Amide Ethanamide
53
M Cn H2 nO2 29d 14n 32 29 3 n 4 C4 H8O2
CH 3 CH 2 CH 2 COOH : acide butanoique
CH 3 CH (CH 3 ) COOH : acide 2-methylpropanoique
b. Equation –bilan de la réaction
CH3 CH 2 CH 2 COOH + CH3 -CHOH-CH 3 CH 3 CH 2 CH 2 COO CH 2 -CH(CH 3 )-CH 3 + H 2O
J : CH 3 CH 2 CH 2 COO CH 2 -CH(CH3 )-CH3 : butanoate de 2-methylpropyle
Caractéristiques de la réaction :
La réaction est lente, limitée et athermique
Formule semi-développée et le nom d’un composé K
CH 3 CH 2 CH 2 COCl : Chlorure de butanoyle
Exercice 5
1. Un triglycéride est un triester (ou ester) du glycérol
2. Formule semi-développée de la molécule du glycérol
CH 2OH CHOH CH 2OH
3. L’acide palmitique est un acide gras saturé car sa formule vérifie Cn H 2 n1 COOH avec n
= 15.
4. Il faut une molécule d’eau pour hydrolyser un ester ; donc trois molécules d’eau pour un
triester
5. Equation de l’hydrolyse de la palmitine
C15 H31 CO O CH 2
C15 H31 CO O CH 3H2O 3C15 H31COOH CH2OH CHOH CH 2OH
C15 H31 CO O CH 2
6. Cet état final se nomme état d’équilibre. Son origine est due à la réaction d’estérification ;
réaction inverse de la réaction d’hydrolyse.
Exercice 6
1. a. Un alcool a pour formule générale : Cn H 2n 1OH
b. L’alcool, subit une oxydation ménagée par le dioxygène de l’air pour donner un composé
intermédiaire qui, avec le dioxygène en excès, se transforme (B) qui rougit le pH le
dioxygène en excès
c. Le composé (B) est un acide carboxylique de formule générale : Cn H 2n 1COOH
2. a. Quantité de matière de (B)
A l’équivalence : nB nNaOH nB CbVb 1 27.10 3 27.10 3 mol
Nombre de moles de (A) : nB n A 27.103 mol
b. Calcul la masse molaire de (A).
m 2
MA M A 74 gmol 1
n A 27.10 3
54
(A) , alcool à chaine linéaire, donne par oxydation ménagée dans un excès de dioxygène
un acide carboxylique ; (A) est donc un alcool primaire de semi-développée :
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2OH : butan-1-ol
c. Formule semi-développée du composé (B) et son nom
CH3 CH 2 CH 2 COOH : Acide butanoique
3. Formule semi-développée du composé (C) et son nom
Si le dioxygène n’était pas en excès, un composé (C) formé serait un aldéhyde de formule
semi-développée : CH3 CH 2 CH 2 CHO : butanal
4.a. Il s’agit d’une déshydratation intermoléculaire
b. Equation de la réaction :
Al O
2 3 CH CH CH CH O CH CH CH CH
2CH 3 CH 2 CH 2 CH 2OH
0 3 2 2 2 2 2 2 3
350
Le produit formé est l’oxyde de butyle appartenant à la famille des ethers-oxydes
Exercice 7
1. Montrons que le mélange initial est équimolaire
m 12
-Nombre de moles de l’acide : nac ac nac 0,2mol
M ac 12 2 4 1 16 2
mal 12
-Nombre de moles de l’alcool : nal nal 0, 2mol
M al 12 3 8 1 16
nac nal : le mélange est bien équimolaire
Calcul de la composition initiale dans tube :
' n 0, 2 '
-nombre de moles de d’acide dans un tube : nac ac nac 0, 02 mol
10 10
Chaque tube contient initialement 0, 02mol de l’acide éthanoïque et 0, 02mol de l’alcool
2. Equation de la réaction :
CH3 COOH CH 3 CH 2 CH 2OH CH3COO CH 2 CH 2 CH3 H 2O
3. a .La température accélère la réaction. L’acide sulfurique joue le rôle de catalyseur qui
accélère aussi la réaction
b. Le virage de l’indicateur coloré permet connaitre expérimentalement le point d’équivalence
c. La date t=160min représente l’état d’équilibre du système chimique
- nombre de moles d’ester formé : nester (nac )0 nacideres tant 20.103 6, 66.103
55
n 6, 66.103
V2 acideres tant V2 6,7.mL
Cb 1
56
CINETIQUE CHIMIQUE
Exercice1
1. Montrons que la concentration molaire restante de l’eau oxygénée est par :
2V
H 2O2 C C0 0
VM
Equation de la réaction s’écrit :
2 H 2O2 O2 2H 2O
D’après l’équation de la réaction :
nH 2O2 nO2 VO
nH 2O2 2nO2 2 2 or
2 1 VM
2VO2 2VO2
nH 2 O2 res tant nH 2O2 initial nH 2O2 dissocié H 2O2 V C0V H 2O2 C0
VM VVM
2 Tableau
t(min) 0 5 10 15 20 30
VO2 103 L 0 1.56 2.76 3.65 5.26
57
Exercice2
1) CH 3 COOH C3 H 7OH CH 3 COO C3 H 7 H 2O
CH3 COO C3 H 7 éthanoate de propyle
2)
a. Mode opératoire
On verse le contenu du tube a essai dans un bêcher contenant un barreau aimanté
qu’on pose sur un agitateur magnétique, on y introduit quelques gouttes d’un indicateur coloré
pour repérer le point à équivalence. Le tout surmonté d’une burette.
Dans la burette, on y introduit la solution de soude de concentration CB.
On effectue ainsi le dosage en versant goutte à goutte la soude dans le bêcher jusqu’au
point équivalent et on note le volume de base versé.
b. Composition du mélange à cette date
0, 6
nester neau n0 acide n acide dosé 0, 4 21,7.10 3 1,32.10 3 mol
60
nacide nalcool n acide res tan t 0,4 21,7.103 8,68.103 mol
3. Tracé de la courbe.
58
3.d. Constante d’équilibre
6,7.10
2
3
KE 4,1
2
0, 01 6, 7.103
- La présence d’un catalyseur permet d’atteindre plus rapidement la limite d’estérification,
mais ne la modifie pas.
- Pour améliorer un rendement on peut :
Introduire l’un des réactifs en excès.
Extraire l’ester ou l’eau au fur et à mesure de leur formation.
Exercice3
1. Equation de la réaction d’oxydoréduction
Démi équations 2I I 2 2e
2
électroniques : S2 O 8 2e 2 SO42
Bilan : 2 I S2 O82 I 2 2 SO42
2.a La vitesse de la réaction à date t est égale à l’opposé du coefficient directeur de la
tangente à la courbe à cette date
V d I
b .Montrons que l’expression de la vitesse s’écrit sous la forme : v
2 dt
D’après l’équation-bilan de la réaction :
n nS2 O2 dn dn
S2 O 2 dn
I 8 I 8 = v v I or n
I V
2 1 2 dt dt 2dt I
d I V V d I
59
4. Tableau descriptif d’évolution du système chimique
intermédiaire x 8.10-2-2x 2x x
60
3. Complétons le tableau de mesure
V (0 2 ) t 0, 2
x Pour V (0 2 ) t 0, 2 L x x 0,83.103 mol d’où le tableau
Vm 24
t(min) 0 5 10 15 20 25 30 40 60
V(02)t 0 0,2 0,31 0,40 0,48 0,54 0,58 0,65 0,72
x(10-2mol 0 0,83 1,3 1,7 2 2,3 2,4 2,7 3
4. Tracé de la courbe x = f(t)
61
Montrons que I-est le réactif limitant
D’après l’équation de la réaction :
nI 2nI 2 2 I 2 V avec V V1 V2
nI nS O 2
I 2 V 15.103 (30 30)10 3 0,9103 mol 2 8
C2V2 0, 05 30.103 1,5103 mol
2 1
n
n
I S 2O22
I-est donc le réactif limitant
2 1
c) Détermination de la concentration initiale de I-
n
nI 2nI 2 2 I 2 V I I 2 I2 2 15.103 I 3.10 2 molL1
0 V 0
d) Détermination de la concentration C1
n 1,8.103
C1 I 3
C1 6.103 molL1
V1 30.10
2. Détermination, en molL-1, de la composition du mélange à l’instant t1=1000s
C V 2 x C1V1 2 I 2 V 6.102 30 2 2.10103 60
I 1 1 I 102 molL1
V V 60
C2V2 x C2V2 I 2 V 0, 05 30 10103 60
S2O82 S 2O82 1,5.102 molL1
V V 60
I 2 10.103 molL1
SO42 2 I 2 2.10.103 molL1
3.a Détermination de la vitesse moyenne de la réaction
I 2 2e 2 I
b) Calcul de la concentration C
62
D’ après l’équation de la réaction ; n 2nI2 CV 2 I 2 VI 2
S2O 2
3
2 I 2 VI2 2 10.103 5
C C 5.10 2 molL1
V 2
Exercice 6
1. Tableau d’avancement
4102
L’avancement maximale correspond à 410-2-5xmax=0 xmax xmax 8.10 3 mol
5
2.a) La vitesse instantanée de disparition est à l’opposé du coefficient directeur de la tangente
à la courbe à l’instant considéré
b) Détermination de la vitesse instantanée à la date t = 20 min
dnH 2 O 2 (0 3,35.102 1
v v 6,8.104 molL1 min
dt 49 0
c) La vitesse diminue au cours du temps, car la quantité de matière de l’eau oxygénée
diminue
3. La vitesse moyenne est égale à la variation du nombre de moles ou de la concentration par
la variation de temps
nH O 2
2 2 2.10 0 V 3 1 1
Vmoy moy 10 molL min
t 20 0
4.a Le volume nécessaire pour le dosage
A la date t=20 min, nH 2O2 2.102 mol
n 2nH 2O2 2 2.10 2
MnO4 nH O CV nH 2O2
D’après l’équation bilan : 2 2 V
2 5 2 5 5C 5 0,5
V 16 mL
b) Date à laquelle disparait 75% de la quantité initiale de H 2O2
75 4.102
H 2O2n' H 2O2 75% n H 2O2 3.10 2 mol
100
Cette date correspond à l’abscisse d’ordonnée nH 2O2 2.102 mol t=10min
Exercice 7
1. Equation – bilan de la réaction
Demi- équations S 2O82 2e 2 SO42
Électroniques : 2 I I 2 2e
Bilan : S 2O82 2 I 2 SO42 I 2
63
2 a .Description de l’expérience (à faire)
On peut reconnaître expérimentalement le point d’équivalence par la disparition de couleur
bleue due à l’action de l’amidon sur le diode.
b) Calcul de la concentration molaire initiale des ions iodures [I- ]0 et des ions peroxodisulfate
[ S2O82- ]0 dans le mélange réactionnel.
CV 16.102 50
I 1 1 I 8.10 2 molL1
0 V1 V1 50 50 0
CV 5.102 50
S2O82 2 2 S2O82 2,5.10 2 molL1
0 V1 V2 50 50 0
c)Tableau d’avancement
Système Avancement 2I + S2 O82 I2 2SO42
initial x =0 C2V2 CV
1 1
0 0
intermédiaire x C2V2 2 x C1V1 x x 2x
C V 2x C2V2 2x C2V2
I 2 2 I or I et
t (V1 V2 ) t (V1 V2 ) (V1 V2 ) 0 (V1 V2 )
x
d ' où I I 2 y
y
(V1 V2 ) t 0
c)La vitesse d’une réaction chimique est à l’opposé du coefficient directeur de la tangente à
la courbe au temps considéré.
1 d I
Montrons que s’écrit sous la forme Vvol
2 dt
n
S 2O84 n
D’après l’équation de la réaction : I .En passant aux petites variations, on
1 2
obtient :
64
dn dn
S2O 4 dn S 2O 4 dn
8 I ; puis en divisant par V , il vient : 8 I vvol or
dt 2dt Vdt 2Vdt
d I V Vd I
nI I V vvol
comme V =constant vvol
2Vdt 2Vdt
1 d I
vvol
2 dt
La vitesse instantanée à la date t=20min
I I 3.10 2 5, 5102
v f
v 8, 3.10-4molL-1s-1.
t t0 30 0
Exercice 8
1. Equation de la réaction d’estérification
CH3 COOH + CH3 (CH2 )2 CH2 OH CH3 COO (CH2 )3 CH3 + H2O
2. Tableau d’avancement
Système Avancement
CH 3COOH + C4 H9OH CH 3COOC4 H 9 + H 2O
Initial x=0 a a 0 0
Intermédiaire x a-x a-x x x
Final xf a- xf a- xf xf xf
3. a. Expression de l’avancement x en fonction de a, CB et VBE
-Equation de la réaction de dosage
CH3COOH + OH CH 3COO + H 2O
A l’équivalence : nA nB x a CBVBE x a CBVBE
b) Le taux d’avancement final
x a C BVBE CV
f f 1 B BE
a a a
2. a. L’état d’équilibre du système est atteint à partir de la date t=30min
b. La réaction est :
- limitée
- réalisée entre un acide carboxylique et un alcool primaire (pourcentage : 67%)
c. Expression de la contant d’équilibre K en fonction de f
K
ester eau x x
or f
x
x a f
acide alcool a x a x a
a f a f a 2 2f 2f
K K K
a a a a a 2 1 f 1 f 1
2
f f f
65
nC4 H9OH 4, 4.103 mol ; nCH3COOH nC4 H9OH 4, 4.103 mol
66
pH d’une solution aqueuse – Autoprotolyse de l’eau –
Produit ionique – Indicateur colorés
Exercice 1
1. Equation de la réaction :
H 2 SO4 2 H SO42
2. Calcul de la concentration molaire C0 de la solution commerciale
m 95%mSolution 95% Solution V 95% Solution 95% d eau
C0
M V M V M V M M
0, 95 1,83 1000
C0 C0 18molL1
98
3. Le volume d’acide sulfurique à prélever :
CV 0, 50 250
Le nombre de moles ne varie pas : n= C0V0 C1V1 V0 1 1 V0
C0 18
V0 6,9mL
Exercice 2
1. Calcul de pKe
pKe log Ke log 5,5.1014 pKe 13, 2
2. Détermination des concentrations molaires en H3O et en HO H 3O OH Ke or
2
H 3O OH H 3O Ke H 3O Ke H 3O 5, 5.1014
67
m3 m4 1 2
n 2
Ca M CaCl2 M Ca NO
3 2
40 2 35,5 40 2 14 3 16
m3 1
n 2 2,1.102 mol n C1V1 2 0,3 40.103 2
Ca Cl M CaCl2 40 2 35,5
nCl 3, 0.102 mol n m4 2
C2V2 2 0, 4 25.103 2
NO32 M Ca NO
3 2
40 2 14 3 16
n 3, 4.10 2 mol 3.Concentration des différentes espèces chimiques :
NO32
n 2, 2.102
H 3O H3O H 3O 8,8.10 2 molL1
V 250.103
n 3, 4.102
NO3 NO3 NO3 13, 6.10 2 molL1
V 250.103
n 2 2,1.102
Ca 2 Ca Ca 2 8, 4.10 2 molL1
V 250.103
n 3, 0.102
Cl Cl 3
Cl 12.10 2 molL1
V 250.10
4. Vérification de l’Electroneutralité de la solution :
H 3O 2 Ca 2 8,8.102 2 8, 4.10 2 25, 6.10 2 molL1
NO3 Cl 13, 6.10 2 12.10 2 25,6.10 2 molL1
H 3O 2 Ca 2 NO3 Cl
Exercice 4
1. Détermination de la concentration de la solution :
mHCl 30% mSolution 30% Solution VSolution 30% Solution 30% d eau
C0
M HCl VSolution M HCl VSolution M HCl VSolution M HCl M HCl
0, 30 1,15 1000
AN : C0 C0 9, 45molL1
36,5
2. Le volume de la solution utilisé
Au cours de la préparation, le nombre de l’acide ne varie pas : nHCl C0V0 CV
CV 1, 0 1
V0 V0 0,11L
C0 9, 45
Exercice 5
1. Détermination du pH de la solution S2
nH O ( nH O )1 ( nH O )2 H3O V1 V2 H 3O V1 H 3O V2
3 3 3 1 2
68
nH O ( nH O )1 ( nH O )2 H3O V1 V2 H 3O V1 H 3O V2
3 3 3 1 2
H 3O V1 H 3O V2
1 2 10 pH1 V1 10 pH 2 V2
H 3O pH log
V1 V2 V1 V2
10 2,4 200 103,6 300
AN : pH log pH 2,8
200 300
Exercice 6
1. Calcul de la concentration de la solution
m 4,96
C C 2.10 2 molL1
M V 2 23 2 32 3 16 5 18
2. Equation de dissolution :
Na2 S 2O3 H 2 O 2 Na S 2 O32
3. Concentrations des ions Na et S2 O32 présents dans la solution Na 2C 4.102 molL1
S 2O32 C 2.10 2 molL1
4. Préparation de la solution :
CV 102 100
-Volume de la solution à prélever : n C0V0 CV V0 V0 50mL
C0 2.102
Dans une fiole jaugée de 100mL, on introduit les 50 mL de la solution de thiosulfate de
sodium ; puis on complète jusqu’au trait de jauge avec l’eau distillée et on agite pour
homogénéiser
Exercice7
1. Détermination du pH de chacune des trois solutions
4, 4 4,8
Pour la solution A, 4, 4 pH 4,8 pH pH 4, 6
2
Pour la solution B : pH 6, 8
10,0 11, 6
Pour la solution C : 10, 0 pH 11, 6 pH pH 10, 8
2
2.On peut utiliser un test supplémentaire avec le jaune d’alizarine R qui doit conserver la
couleur jaune : et le pH=10,0
69
Acide – Base
Exercice 1
1. Masse de carbone, d’hydrogène et d’oxygène contenue dans l’échantillon.
mC mCO2 MC 12
mC mCO2 2,7
M C M CO2 M CO2 44
mC 0,74 g
2M H 2 1, 0
mH mH 2O 1,1
M H 2O 18
mH 0,12 g
mO m mC mH 1,35 0, 74 0,12
mO 0,49 g
2.
a. Pourcentage massique centésimal :
m 100 0, 74 100
-en carbone : %C C
m 1,35
%C 55
mH 100 0,12 100
-en hydrogène : % H
m 1,35
% H 9, 0
mO 100 0, 49 100
-en oxygène : %O
m 1,35
% O 36
b.Montrons que la formule de A est C4 H8O2
Soit Cx H yOz le composé A
12 x y 16 z M
%C % H % O 100
%C M 55 88
x x4
12 100 12 100
%H M 9, 0 88 y 8
Par analogie y
1, 0 100 1,0 100
% O M 36 88 z2
z
16 100 16 100
D’où la formule brute : C4 H8O2
3.
a. Un acide est une entité chimique capable de céder au moins un proton.
b. Equation chimique de la réaction de l’acide dans l’eau
C3 H 7COOH H 2O C3 H 7COO H3O
c. Les couples acide-base mis en jeu sont :
H3O / H 2O et C3 H 7COOH / C3 H7COO
70
d. Concentration molaire C de la solution
n 0,1
C C 0, 2mol.L1
V 500 103
Exercice 2
1. Masse de cristaux à peser pour préparer S0
m n M C V M 0,1 100.103 12 6 6 1, 0 2 16 m 1,1g
2.
a. Equation bilan de la réaction de l’acide benzoïque avec l’eau
C6 H 5COOH H 2O C6 H5COO H3O
Montrons que l’acide benzoïque n’est pas un acide fort
Pour un acide fort, pH log C
log C0 log 0,1 log101 1 pH pH 2, 6
L’acide benzoïque n’est pas un acide fort.
b. Détermination du coefficient de dissociation
Electroneutralité de la solution : H 3O HO C6 H 5COO , solution acide on néglige
les ions HO devant les ions H3O C6 H 5COO H 3O 10 pH
C6 H 5COO pH
10 102,6
0 0 0,025
C0 C0 0,1
3. Le coefficient 1 de l’acide dans la solution S1
C6 H 5COO pH
10 101 10 pH 10 pH 1 10 3,11
1 1 0,079
C1 C0 C0 C0 0,1
10
Conclusion : on remarque que 1 0 donc la dissociation augmente avec la dilution
Exercice 3
1. a. Si l'acide benzoïque était un acide fort, il réagirait totalement avec l'eau. Pour une
solution de concentration c = 1,0 10-2 mol.L-1, [H3O+] = c.
Ici le pH est égal à 3,1 donc [H3O+] = 10-3,1 mol.L-1 =7.910 -4mol.L-1, [H3O+] c
L'acide benzoïque est un acide faible.
1. b. C 6 H 5COOH H 2 O C 6 H 5 COO H 3 O
H3O + C6 H5COO
Ka
C6 H5COOH
2. a. Pour une base forte pH 14 log C
KR
HO C 6 H 5COOH K e
1,6.1010
C 6 H 5COO
Ka
71
3.a. pH > pKa donc la base du couple prédomine :
3.b.
3. c.
C6 H5COOH HO
C6 H5COO H 2O
KR
C H COO K
C H COOHHO K
6 5 a
6 5 e
72
d. Nom de l’ester formé :
4. a. Calcul de la masse m
m n M CV M 0, 01 100.103 88 m 88 mg
c. Préparation de la solution
1
2. Etablissement de la relation pH = (pka+pke+logC) vérifiée par la solution S1 .
2
73
Espèces chimiques en solution : H3O ; HO ; CH3 NH 2 ; CH3 NH 3 ; H 2O
Electroneutralité de la solution :
H 3O CH 3 NH 3 HO HO H 3O (Solution basique)
K
CH 3 NH 3 HO e
H O
3
Conservation de la matière :
CH 3 NH 3 CH 3 NH 2 C la base faible se dissocie faiblement
CH 3 NH 2 C
2
CH 3 NH 2 H3O C H 3O C H 3O
Ka
CH 3 NH 3 K e K e
H 3O
2 K Ke 2 K Ke
H 3O a log H 3O log a
C C
1
2 log H 3O log K a log K e log
C
2 pH pK a pK e log C
1
pH pK a pKe log C
2
3. Valeur du pKa
1
Pour logC=0 on a pH pK a pK e pK a 2 pH pK e
2
pKa 2 12.35 14 10,7
Concentration de la solution
1
pH pK a pK e log C log C 2 pH ( pK a pK e )
2
C 102 pH ( pKa pKe )
210.8510.7 14
C 10
C 103 mol.L1
Exercice 6
1. a. Un acide est fort, s’il s’ionise totalement dans l’eau.
Un acide est faible s’il s’ionise partiellement dans l’eau.
b. Pour un acide fort pH = - logC
Pour une même concentration C=10 -2 mol /L; pH log102 2 . Donc on peut conclure que
A2 H est un acide fort et A1H ; A3 H ; A4 H des acides faibles.
2.a. Calcul des coefficients de dissociation pour chaque acide faible
74
AH d A H 3O pH
10
AH i C C C
d : dissocié
i : initial
103.4 105.6 102.9
1 1 0.039 , 3 3 0.25103 , 4 4 0.13
102 102 102
4 1 3 . La force de l’acide croit avec le coefficient de dissociation ; d’où le classement
x
x C
C
H 3O A 2
Ka x x C C C
AH C x C C 1
c. Calcul de la constante d’acidité de chaque acide faible
12 2 0.039
2
K a1 C 10 1.6105
1 1 1 0.039
2
32 0.25103
2
K a3 C 10
6.310 10
1 3 1 0.2510 3
2
Ka 4 C 4 102
0.13 1.9104
2
14 1 0.13
K a 4 K a1 K a3 . La force de l’acide croit avec la constante de dissociation d’où le
classement :
75
Dosage acide-base
Exercice 1
1. Bilan de matière des ions hydronium et hydroxyde :
Etat du système n n n H 2O
Avancement H3O OH
Etat initial nA nB Excès
Etat intermédiaire x nA - x nB - x Excès
Etat final xmax nA - xmax nB - xmax Excès
nB xmax 0 xmax nB n A xmax 0 xmax n A nB nA
2. Calcul de la concentration molaire de la solution après neutralisation :
VA = 200 mL, pHA = 2,0 et VB = 200 mL, pHB = 12,0.
n A C AVA 10 pH A VA 102 200.103 2, 0.103 mol
Ke 14 pH B
nB C BVB 10 pH B VB avec CB OH pH 10
10 B
n A nB
nB 1014 pH B VB 1014 12,0 200.103 2, 0.10 3 mol La réaction est
1 1
totale
La solution est neutre et pH=7
VA = 800 mL, pHA = 2,0 et VB = 500 mL, pHB = 12,0
n A C AVA 10 pH A VA 102 800.103 8, 0.103 mol
nB 10 14 pH B VB 1014 12,0 500.103 5, 0.103 mol
nA nB
, l’acide HCl est en excès, la base NaOH est le réactif limitant
1 1
3 3
H O C AVA CBVB pH log C AVA CBVB log 8, 0.10 5, 0.10
3 VA VB VA VB 800.103 500.103
pH 2, 6
VA = 300 mL, pHA = 2,0 et VB = 200 mL, pHB = 12,3.
n A C AVA 10 pH A VA 102 300.103 3, 0.103 mol
nB CBVB 1014 pH B VB 1014 12,3 200.103 6, 0.103 mol
nB n A
, la base NaOH est en excès, l’acide est le réactif limitant
1 1
CBVB C AVA CBVB C AVA 6, 0.103 3, 0.103
OH pH 14 log 14 log
VA VB VA VB 300.103 200.103
pH 11, 3
3. – Calcul de la concentration molaire des ions sodium et des ions chlorure en solution dans
les trois cas
VA = 200 mL, pHA = 2,0 et VB = 200 mL, pHB = 12,0
pH A
Cl C AVA 10 VA 10 2 200.103
Cl 5, 0.10 3 molL1
VA VB VA VB 3
200.10 200.10 3
76
14 pH B
Na C BVB 10 VB 1014 12 200.103
Na 5, 0.10 3 molL1
VA VB VA VB 3
200.10 200.10 3
14 pH B
Na CBVB 10 VB 101412 500.103
Na 3,8.10 3 molL1
VA VB VA VB 3
800.10 500.10 3
14 pH B
Na CBVB 10 VB 10 14 12,3 200.103
Na 8, 0.10 3 molL1
VA VB VA VB 3
300.10 200.10 3
Exercice 2
1. Montrons que la concentration C est voisine de 6molL-1
m 20% m S 20% V 20% 0, 20 1000 1, 2
C C C 6 molL1
MV MV MV M 40
2. Volume de la solution commerciale à prélever.
Au cours de la dilution le nombre de la base, le nombre de moles de la base reste constant :
C 'V 3.102
nB CV0 C 'V V0 V0 5mL .
C 6
3. a. Une base est une espèce chimique susceptible de capter au moins un proton
b.Calcul du pH de la solution diluée
pH=14+logC ' 14 log3.102 pH=12, 5
4. a. Equation de la réaction :
H 3O OH 2 H 2 O ou HCl+NaOH NaCl+H2 O
b. Calcul de la concentration de la solution diluée :
C AVA 1.102 15
CB nB nA CBVB =CAVA CB 3.10 2 molL1
VB 5
On retrouve bien la valeur souhaitée
77
Exercice 3
78
1.a. La courbe est croissante : on part d’un pH acide et on atteint des pH basiques
Cette courbe comporte quatre parties essentielles :
0mL Vb 5mL où le pH croit assez nettement
5mL Vb 9mL , où le pH varie peu, la courbe est quasiment rectiligne ;
9mL Vb 13mL , où l’on observe une variation de pH , brusque mais moins
importante que pour l’acide fort
Vb 13mL le pH varie faiblement et tend vers une asymptote horizontale
b.L’acide AH est un acide faible puisque la courbe présente deux points d’inflexion E et E 1
2
79
b. Calcul du volume Ve d’eau
Au cours de la dilution, le nombre moles d’acide reste contant :
C CA
n A C 'AE Ve Va C AVa Ve A 1 Va Ve 1 Va
C ' 10 2 pH E ( pK A pK e )
AE
101
Ve 1 Va Ve 43mL
102(8,8 0,15) (4,814)
6. a. La teinte sensible d’un indicateur coloré correspond à la zone de virage de cet indicateur
coloré (ou la teinte sensible est le nom donné à la couleur que prend la solution dans la zone
de virage).
b.La Phénolphtaléine est l’indicateur approprié car le pH à l’équivalence ( pH E 8,8 )
appartient à la zone de virage cet indicateur (8,2 – 10,0)
Exercice5
1. Schéma annoté du dispositif
2. Tracé de la courbe
80
3 .a.A l’équivalence à pH E 8,3 et il s’agit d’un acide faible (pour un dosage d’un acide fort
par une base forte, à l’équivalence, pH E 7 )
b. A la demi-équivalence : pH pK A 4, 2 et l’acide est l’acide benzoïque
c. La valeur du pH initial est : pH 2, 81
- Calcul du de la concentration Ca de l’acide
1
L’acide est faiblement dissocié : pH pK A log Ca Ca 10 2 pH pK A 10 22,81 4,2
2
2 1
Ca 3,8.10 molL
4. Equation de la réaction du dosage :
C6 H 5 COOH + OH C 6 H 5COO + H 2O
5. Calcul de la concentration Cb de la base :
CaVa 3,8.102 20
A l’équivalence : n b na Cb Vb CaVa Cb
Vb 10
Cb 7, 6.10 2 molL1
6. Tracé de la courbe
81
Exercice 6
1. a-Cette solution est basique car son pH est supérieur à 7
b -L’espèce conjuguée est l’ion ammonium de formule : NH 4
c- Le couple acide-base auquel appartient l’ammoniac est : NH 4 NH 3
d-Diagramme de prédominance, en fonction de pH, des espèces de ce couple
82
Concentration C0 de la solution commerciale
C
C 0 C0 20C 20 5, 40.10 1 C0 10,8molL1
20
d- Détermination de l’expression du pourcentage massique de la solution
commerciale en fonction de C0 ; M et μ.
mNH 3 x mSolution x VSolution x
C0
M VSolution M VSolution M VSolution M
C0 M 10,8 17
x x 0, 20 ; soit x 20%
920
Cette valeur correspond bien au pourcentage massique de l’ammoniac
3.a Détermination les quantités de matière n1d’ammoniac et n2 d’acide
chlorhydrique introduites
n1 CV 5, 4.10 1 10, 0.103 n1 5, 4.103 mol
Système Avancement
H 3O + NH3 NH 4 + H 2O
Initial
x0 0 5, 4.103 0 0
Intermédiaire
x CAVA x 5,4.103 x x x
Final
xf 5, 4.103 x f xf xf
C AVA x f
L’avancement final correspond à : 5, 4.103 x f 0 x f 5, 4.103 mol
Lorsque la quantité initiale de base introduite est consommée l’avancement est maximal :
x f xmax
83
2. Tracé des courbes pH1 = f(VB1) et pH2 = f(VB2).
84
A la demi-équivalence : pH pK A 4, 8
K A 10 pK A 104,8 1, 610 5
6. Valeur pH de la solution acide lorsqu’on continue à ajouter la solution
Après l’équivalence, la solution est basique :
V V
Vb (Cb Ca a ) (Cb Ca a )
C V CaVa Vb Vb
pH 14 logC'b 14 log b b 14 log 14 log
Vb Va V V
Vb (1 a ) (1 a )
Vb Vb
Va
pH 14 logCb 14 log 0,1 Vb Va 0 pH 13
Vb
Exercice 8
1. Montrons que la concentration molaire C est voisine de 6molL-1
n m 20% msolution 20% V 20% 20% d eau 0, 20 1, 2 1000
C C
V MV MV MV M M 40
C 6 molL1
2. Volume de la solution commerciale à prélever
Au cours de la dilution le nombre de moles de la soude reste constant :
' '
CV 3.102 1
n b CV C'V ' V V V 5 mL
C 6
3. a. Une base forte est une base qui s’ionise totalement dans l’eau en donnant des ions HO
b. Calcul du pH de la solution diluée
pH 14 logC' 14 log3.102 pH 12, 5
4. a. Equation – bilan de la réaction
H 3O OH 2H 2O ou
HCl NaOH NaCl H 2O
b. Calcul de la concentration de la solution diluée
C aVa 102 15
A l’équivalence : nb n a CbVb CaVa Cb V
Vb 5
Cb 3.102 molL1
On retrouve bien la valeur souhaitée.
Exercice 9
1. a. Représentation graphique pH = f(x)
VB 1 1 1 1
1 2 3 4 5
VA 5 4 3 2
x -0,7 -0,6 -0,5 -0,3 0 0,3 0,5 0,6 0,7
pH 3,1 3,2 3,3 3,5 3,8 4,1 4,3 4,4 4,5
85
b. Le graphe représentant le pH en fonction de x est une fonction affine qui peut se mettre
sous la forme : pH = a + bx
a est l’ordonnée à l’origine : a 3,8
b est le coefficient directeur de la droite
b
pH
4,5 3,1 b 1 pH 3,8+ logx
x 0, 7 ( 0,7)
[RCOO- ] VB
2°) Montrons que pour une même concentration d’acide et de base, [ =
RCOOH] VA
Dans le mélange :
CVB
RCOO
VA VB
CVB
RCOO
VA VB CVB VA VB RCOO VB
CVB
RCOO
VA VB RCOOH CVA VA VB CVA RCOOH VA
VA VB
[RCOO - ]
3. a. Expression du pH du mélange obtenu en fonction du pKa et du rapport [ .
RCOOH]
RCOO RCOO
log H3 O log K A + log pH pK A + log
RCOOH RCOOH
86
b . Le pKa de l’acide
RCOO RCOO
pH 3,8+ logx pH 3,8+ log et pH pK A + log
RCOOH RCOOH
Par identification : pK A 3,8
Exercice 10
1.1. Equation- bilan entre l’acide éthanoïque et l’eau
CH 3COOH H 2 O CH 3COO H 3O
CH 3COO
1.2.1. Expression du pH et calcul du rapport
CH3COOH
CH 3COO CH 3COO
pH pKa log 10 pH pKa 103,4 4,78
CH 3COOH CH3COOH
CH 3COO
4, 2.102
CH 3COOH
1.2.2. Calcul des concentrations molaires des espèces chimiques présentes dans S1.
Espèces chimiques présentes dans la solution S1 : H 3O , C H 3 COOH , CH 3COO , H 2 O ,
OH
H 3O 10 pH 10 3,4 H 3O 3,98.10 4 molL1
Ke 1014
OH
OH 2,5.10 11 molL1
H 3O 3,98.10
4
87
Electroneutralité de la solution : CH 3COO OH H 3O Na , on néglige les
+ - +
concentrations des ions H3O et OH devant celle des ions Na
CH 3COO Na CB 10 2 molL1
La concentration de la matière s’écrit :
CH COOH CH COO
3 3
CB CH 3COOH CB CH 3COO 0 molL1
2.3. Calcul de la valeur pKa du couple acide/base
1
pH (14 pK A log CB ) pK A 2 pH 14 log CB pK A 2 8,4 14 log102 pK A 4,8
2
Les valeurs de pKa sont équivalentes
3.1. Montrons que : CH 3COOH CH 3COO 1
Electroneutralité de la solution : CH 3COO OH H 3O Na
+ - +
, on néglige les concentrations des ions H3O et OH devant celle des ions Na
C V 10 2 20
CH 3COO Na B B 5.10 3 molL1
V V 20 20
A B
102 V A 10 2 20
CH3COOH 5.103 molL1 CH 3COOH CH 3COO
V A VB 20 20
3.2. pH de la solution S
CH 3COO
pH pKa log or CH COOH CH COO
3 3 pH pKa 4, 75
CH COOH
3
3.3. Nom et propriétés de la solution
La solution est une solution tampon et, le pH varie peu lors de l’addition modérée d’un acide
fort ou d’une base forte ; ou lors d’une dilution.
Exercice 11
1.1 Détermination du volume V0 de la solution commerciale
C V
Le nombre de moles de l’acide ne varie pas : C0 V0 Ca Va V0 a a or
C0
m 99%mS 99%VS 99% C V C V M 0,11 60
C0 V0 a a a a
MVS MVS MVS M 99% 99% 0,99 1050
M
V0 5,8mL
1.2 Equation bilan de la réaction de l’acide éthanoïque avec l’eau
CH3COOH H 2O CH3COO H3O
2.1. Détermination de la masse mb d’éthanoate de sodium
m b Cb Vb M 0,3 500.103 82 m b 12,3g
2.2. Equation de la dissociation de l’éthanoate de sodium dans l’eau
CH3COONa CH3COO Na
2.3. Equation de la réaction entre un ion éthanoate et l’eau
CH3COO H 2O CH3COOH OH
88
3.1. Propriétés d’une solution tampon
Le pH varie peu lors de l’addition modérée d’un acide fort ou d’une base forte ; ou lors d’une
dilution
3.2. Expression de la constante d’acidité Ka du couple d’acide éthanoïque ion /éthanoate
CH3COO H 3O
Ka
3
CH COOH
CH3COO H3O CH3COO
log Ka log log Ka log log H O
CH3COOH CH3COOH 3
89
4.3. Valeur de la concentration molaire Ca de la solution d’acide éthanoïque
C V 0,1 20
Ca Va Cb VE Ca b E Ca 0,1molL1
Va 20
4.4. Valeur du pKa du couple CH3COOH CH3COO
pKa 4, 75
90
Les acides α aminés
91
nB nH O CBVB 2CA VE 2CA 2VA
3
4C A VA 4 0,1 62,5
CB C B 0,1molL1
VB 250
2. Montrons que pK A 2 pH ( pKe log CB ) .
Electroneutralité de la solution :
OH H 3O R NH 3 OH R NH 3 .Solution basique, on néglige les
ions H 3O provenant de l’autoprotolyse de l’eau.
Conservation de la matière : R NH 2 R NH 3 CB R NH 2 CB ; la dissociation
de la base étant faible.
H 3O R NH 2 H 3O CB H 3O H 3O CB H 3O CB
2
KA
R NH 3 OH OH H 3O Ke
2 K Ke 2 K Ke
H 3O A log H 3O log A
CB CB
1
2 log H 3O log K A log Ke log 2 pH pK A pKe log CB
CB
pK A 2 pH ( pKe log CB )
Valeur du pKA
pK A 2 pH ( pKe log CB ) pK A 2 11,9 (14 log 0,1) pK A 10,8
3. Détermination de la formule brute de l’amine
m m 1,125
MB 3
M B 45 gmol 1
nB CBVB 0.1 250.10
M B M R NH 2 M CnH 2 n3 N 14 n 17 45 n 2 ; d’où la formule brute : C2 H7 N
Formules semi-développées des isomères
CH 3 CH 2 NH 2
CH3 NH CH3
4. a. Détermination de la formule brute du composé C
Equation de la réaction : Cn H 2nO2 CH3 NH CH3 Cn 2 H 2n5ON H 2O
Cn 2 H 2 n 5ON C n 2 H 2 n 41ON C n 2 H 2( n 2) 1ON C x H 2 x 1ON C x H y ON
y 2x 1
m mN
Une mole du composé contient une mole d’atome d’azote : n nN
M MN
m 0,645
M MN 14 M 129 gmol 1 M C x H 2 x1ON 14 x 31 129 x 7 d’ ou
mN 0,07
la formule brute : C7 H15ON
b. Formule semi-développée du composé C
C2 H5 CH (CH3 ) CO N (CH 3 )2 : N, N-dimethyl-2-methylbutanamide
c. Equation de formation du composé C
92
C2 H 5 CH (CH 3 ) COOH CH3 NH CH 3 C2 H 5 CH (CH 3 ) COONH (CH 3 ) 2
C2 H 5 CH (CH 3 ) CO N (CH 3 ) 2 H 2O
Exercice 3
1 Formules générales d’une amine primaire et d’un acide α-aminé
Amine primaire : R NH 2
Acide α-aminé : R CH ( NH 2 ) COOH
2
Formule semi-développée et nom de l’amine primaire B
-Equation de décarboxylation : R CH ( NH 2 ) COOH R CH 2 ( NH 2 ) CO2
M R CH 2 ( NH 2 ) M Cn H 2 n 1 CH 2 ( NH 2 ) 12 n 2 n 1 12 14 4 1 31 14 n 31 31 n 0
; d’où B : CH 3 NH 2 : methanamine
Formule semi-développée et nom de l’acide α-aminé A.
CH 2 ( NH 2 ) COOH : acide 2-aminoethanoique
3 Equation-bilan de la réaction de l’amine B avec l’eau
CH 3 NH 2 H 2 O CH 3 NH 3 HO
B appartient au couple acide-base :
ଵ
4 .Montrons que le pH de cette solution est donné par la relation : pH = 7 + ଶ(pKa + log C).
-Espèces chimiques sont en solution : H 3O , HO , CH 3 NH 3 , CH 3 NH 2 , H 2O .
-Electroneutralité de la solution :
CH 3 NH 3 H 3O HO ; solution basique, on néglige les ions H 3O provenant de
CH 3 NH 2 H 3O
2
C H 3O C H 3O H 3O C H 3O
KA
CH 3 NH 3 HO HO H 3O Ke
2 K Ke 1
H 3O A 2 log H 3O log K A log Ke log
C C
1
2 pH pK A Ke log C 14 pK A log C pH 7 ( pK A log C )
2
Valeur du pH d’une solution à 10-1 mol. L-1
1 1
pH 7 ( pK A log C ) AN : pH 7 (10, 7 log10 1 ) pH 11,85
2 2
5 Equation-bilan de la synthèse du dipeptide D
93
Exercice 4
1 – Nom de la valine en nomenclature systématique
Acide 2-amino-3-méthylbutanoique
2 – Groupements fonctionnels caractéristiques de la valine et nom des fonctions
correspondantes
3.1 Un carbone asymétrique est un carbone tétragonal lié à quatre atomes ou groupes
d’atomes différents
94
4.3 – Les deux couples acido-basiques associés à l’ion dipolaire :
5.1 – La liaison formée entre les deux acides α aminés est la liaison peptidique
M C14 H18O5 N 2 14 M C 18 M H 5 M O 2 M N 14 12 18 1 5 16 2 14
1.4.1. Montrons que la quantité de matière nasp d'aspartame contenue dans le litre de limonade
vaut nasp = 2,0 × 10 — 3 mol.
95
m 0, 60
nAsp nAsp 2, 0.103 mol
M C14 H18O5N2 294
nAsp 2, 0.103
C C 2,0.103 molL1
V 1
Exercice 6
Partie 1 : Etude de la leucine
1.1. La molécule est un acide α-aminé car la molécule possède une fonction amine et une
fonction carboxyle portées par le même carbone
1.2. Un carbone asymétrique est un carbone tétragonal lié à quatre atomes ou groupes
d’atomes différents.
1.3. La leucine contient bien un atome de carbone asymétrique repéré par un astérisque.
96
Partie 2 : La séquence leucine-lysine
2.1. Une protéine est un assemblage (ou séquence) d’acides aminés reliés par des liaisons
peptidiques.
On parle de protéines lorsque plus de cinquante acides aminés sont liés par liaison peptidique
au sein d’une chaine d’acides aminés.
2.2. Liaison peptidique de la séquence leucine-lysine
97
3.5. Les dipeptides Glu-Glu, , Asp-Glu et Asp-Asp qui auraient été formés sans les blocages
Exercice 7
1.1. Nom des deux groupes caractéristiques présents dans un acide α-aminé
1.2. La molécule est un acide α-aminé car la molécule possède une fonction amine et une
fonction carboxyle portées par le même carbone
1.3. Formule semi-développée de la leucine
1.3.1Un carbone asymétrique est un carbone tétragonal lié à quatre atomes ou à quatre
groupes d’atomes différents
1.3.2 Formule semi-développée de la leucine
1.3.3. La molécule de leucine est chirale car elle possède un carbone asymétrique
98
2.2. La liaison peptidique est un cas particulier d’un groupe fonctionnel caractéristique appelé
amide
2.3. Equation de l’hydrolyse du dipeptide
3.1. Une réaction de condensation est une réaction au cours de laquelle des molécules unissent
pour donner une macromolécule avec formation de produit annexe
3.2.Par condensation deux acides α-aminés la valine, notée Val, et l’acide aspartique, noté
Asp,on obtient quatre dipeptides qui sont : Val -Val ; Val –Asp ;Asp –Val et Asp- Asp
Exercice 8
1 .a. Nom de l’alanine en nomenclature officielle
H 2 N CH (CH 3 ) COOH : acide-2-aminopropanoique
L’alanine est un acide α-aminé car elle possède la fonction acide carboxylique et la fonction
amine portées par le même atome de carbone
b. La molécule est chirale car elle possède un carbone asymétrique
Les représentations de Fischer des énantiomères :
99
Le premier couple comporte la forme acide et la forme basique du groupe carboxyle, sa valeur
est pK1 2,3
Le second couple comporte la forme acide et la forme basique du groupe amine, sa valeur est. .
b. Espèce chimique prépondérante à pH 2 et pH 11 ? pK2 9,9
Diagramme de prédominance
100
M %H M O% M %N
Un raisonnement analogue conduit à : y ; z ; t
1 100 16 100 14 100
AN :
-pour l’acide aminé A :
75 32, 00 75 6, 67 75 42, 66 75 18, 67
x x2 ; y y5 ; z ;t t 1
12 100 1 100 16 100 14 100
D’ ou A de formule brute : C2 H5O2 N et de semi-développée : NH 2 CH 2 COOH
-pour l’acide aminé B :
146 49,31 146 9, 59 146 21,92 146 19,18
x x6 ; y y 14 ; z z2 ;t
12 100 1 100 16 100 14 100
t2
B de formule brute : C6 H14O2 N 2 et de semi-développée :
NH 2 (CH 2 ) 4 CH (NH 2 ) COOH
-pour l’acide aminé C :
133 36,10 133 5, 26 133 48,12 133 10,52
x x4 ; y y7 ; z z4 ;t
12 100 1 100 16 100 14 100
t 1
C de formule brute : C4 H 7O4 N et de semi-développée : HOOC CH 2 CH (NH 2 ) COOH
3 Formule du tripeptide constitué par l'enchaînement A-B-C
101