toute la chimie en terminale s de c1 a c9. pdf

Toute la chimie en Tle S de C1 à C9, série d’exercices proposés par D. NDONG/PRF/SL arrangé par M.Diagne professeur de SP au Lycée Tamba Commune Commune de Tambacounda C1 : LES ALCOOLS 1 NOMENCLATURE Nommer les composés suivants : a) CH3— CH— CH — OH C2H5 e) CH3— CH2 — C(CH3)2 —OH CH2 ? OH ? CH ? OH ? CH2 ? OH b) CH3— CH2 — CH2 —CH— CH2 — CH3 OH f) CH3 ? c) CH3 — C — CH2 — CH3 ? OH g) C6H5— CHO d) CH3— C — CH— CH3

O C2H5 h) 2 NOMENCLATURE Ecrire les formules semi-développées des composés suivants : M.Diagne prof SP au LTC Page 1 a) b) c) d) 2-méthylbutan-1-ol 3,4-diméthylpentan-2-ol 3-méthylbutanal 2,3,4-triméthylpentan-3-ol e) 2-éthyl-3-méthylbutanal f) 2,3-diméthylpentan-3-one g) éthane-1,2-diol h) 3 HYDRATATATION D'ALCENES L'addition d'eau a un alcène A conduit à un ou plusieurs alcools noté B. ce dernier contient en masse 21 % d'élément oxygène CnH2n + H2O donne CnH2n+2O 1) Quelle est la formule brute de B ? 2) L'alcool P contient un carbone asymétrique. Identifier B. 3) Quels alcènes conduisent à B par addition d'eau ? 4 HYDROLYSE D’UN COMPOSE ORGANIQUE L'hydrolyse de A (C9H10O2 ) conduit à un acide carboxylique C et à un alcool D. 1) Quelle fonction chimique possède A ? 2) La formule de C est C2H4O2. Donner son nom et écrire sa formule semi -développée. 3) Quelles sont les caractéristiques de la réaction ci-dessus ? 4) Quelle est la formule brute de D, Il s'agit d'alcool benzilique, écrire sa formule semidéveloppée. Ecrire la formule semi-développée de A. 5) 5 OXYDATION MENAGEE ET COMBUSTION 1) Oxydation ménagée de l'éthanol(oxydant en défaut). Ecrire l'équation bilan de la réaction. Quel est le nom du produit ? Comment peut-on mettre en évidence sa présence ? 2) Combustion complète de l'éthanol. Ecrire l'équation bilan de cette réaction. 3) On effectue la combustion incomplète dans les CNTP de 4 moles de propanone dans un volume de dioxygène de 67,2L. 3.a - Ecrire l'équation bilan de la réaction. M.Diagne prof SP au LTC Page 2 3.b - En déduire le nombre de moles des réactifs restant et des produits formés. 3.c - Trouver la masse de carbone formé lors de cette combustion. 6 OXYDATION MENAGEE DES ALCOOLS 1) Quels sont les alcools correspondant au composé de formule brute C 3H8O ? On donnera les formules semi-développées, classes et noms des différents alcools. 2) On réalise une oxydation ménagée de ces alcools. 2.a- Donner les formules semi-développées, fonctions et noms des produits obtenus. 2.b- Comment peut-on caractériser les produits d’oxydation ? 2- 4) Ecrire l’équation-bilan de l’oxydation ménagée de l’alcool secondaire par l’ion dichromate Cr 2O 7 en milieu acide. On rappelle qu’en milieu acide l’ion dichromate est réduit en ion chrome III. M.Diagne prof SP au LTC Page 3 7 SYNTHESE DE LA BUTANONE A PARTIR DU BUTAN-2-OL On désire réaliser la synthèse de la butanone par oxydation du butan-2-ol par de l'eau de javel en milieu acide ? L’eau de javel est un mélange équimolaire d’hypochlorite de sodium (Na +aq + ClO-aq) (l’ion hypochlorite ClO- est la base conjuguée de l’acide hypochloreux ClOH ) et de chlorure de sodium, Na+ + Cl-. La concentration molaire en ions hypochlorite ClO - d’une eau de javel à 48 °chl vaut c = 2,14 mol.L-1. En milieu acide, l’espèce qui oxyde le butan-2-ol est l’acide hypochloreux ClOH. Les couples oxydoréducteurs intervenant au cours de cette transformation sont : ? ? ClOH/Clbutanone/butan-2-ol 1. Ecrire les formules semi-développées du butan-2-ol et de la butanone. En déduire les formules brutes et les masses molaires de ces molécules. 2. Comment peut-on mettre en évidence la butanone ? 3. Ecrire l’équation de la réaction qui est associée à la transformation à réaliser. 4. On donne ci-dessous le schéma du montage expérimental. Un tube droit servant de réfrigérant à air est fixé à l’un des cols du ballon et permet d’éviter la dispersion Error: Mismatch between font type and embedded font file Error: Mismatch between font type and embedded font file Error: Mismatch between font type and embedded font file Error: Mismatch between font type and embedded font file dans l’atmosphère des vapeurs nocives d’acide et de dichlore. Une ampoule de coulée est adaptée à l’autre col du ballon et permet de verser lentement l’eau de javel dans le mélange butan-2-ol et acide. Expliquer pourquoi il faut ajouter tout doucement l’eau de javel dans le mélange butan-2-ol, acide et refroidir le mélange réactionnel ? 5. La synthèse d’une masse m = 4,6 g de butanone a nécessité : - 7,4 g de butan-2-ol, - quelques mL d’acide sulfurique concentré, - 50 mL d’eau de javel à 48°chloré. M.Diagne prof SP au LTC Page 4 5.a- Montrer que le butan-2-ol est le réactif très légèrement limitant de cette synthèse. 5.b- En déduire la masse maximale mTh de butanone que l’on pourrait théoriquement obtenir. 5.c- Déterminer le rendement r de cette synthèse. C2- LES AMINES On donne : M (C) = 12 g.mol-1 ; M(H) = 1 g.mol-1 ; M (N) = 14 g.mol-1 1 NOMENCLATURE Nommer les composés suivants : b) a) c) CH3 — CH2 — NH2 C2H5 — CH2-NH — C2H5 e) CH3— CH2 — NH —CH2 — CH3 g) CH(CH3)2 —NH+(CH3)-C2H5 2 CH3 — CH-NH2 C2H5 d) CH3 —N(C2H5)2-CH3 f) CH3 —N-CH2 — CH2 — CH3 C6H5 g) CH3-(CH2)3-C(CH3)2-N(C6H5)2 NOMENCLATURE Écrire les formules semi-développées des composés suivants : a) méthylamine ou méthanamine b) 2-éthylbutylamine c) N,N-diméthyléthanamine d) cyclohexylamine e) isopropylamine (ou 1-méthyléthylamine) 3 f) N-méthylpentan-3-amine g) iodure de tétraméthylammonium h) bromure de diméthyl-éthyl-phénylammonium i) diphénylamine j) N-méthylpropanamine Nomenclature et classes des amines Donner les formules semi-développées des amines de formules brutes C4H11N. Préciser leur classe et leur nom. 4 PROPRIETES CHIMIQUES DES AMINES Compléter les équations des réactions chimiques suivantes. On écrira les formules semidéveloppées on les nommera les composées intervenant dans chaque réaction. a) CH3— CH2 — NH2 + CH3— I 2+ b) CH3— CH2 — NH2 + Cuaq ? ? c) CH3— CH2 — NH — CH3 + CH3— CH2 —I ? d) diméthylamine + eau ? 5 FORMULE BRUTE ET CLASSES DES AMINES M.Diagne prof SP au LTC Page 5 Trouver la formule brute des amines CxHyN. x et y étant des nombres entiers. Cette formule brute est-elle la même dans le cas d'une amine primaire, secondaire, tertiaire ? PROPRIETES CHIMIQUES DES AMINES 6 ACTION DE L'AMMONIAC SUR UN HALOGENURE D'ALKYLE On envoie un courant d'ammoniac en excès dans une solution contenant de l’iodométhane. Quels sont tous les composés qui sont susceptibles de se former dans le milieu réactionnel ? 7 DETERMINATION DE LA FORMULE D’UNE AMINE On considère une amine primaire à chaîne carbonée saturée possédant n atomes de carbone. 1) Exprimer en fonction de n le pourcentage en masse d'azote qu'elle contient. 2) Une masse m = 15 g d'une telle amine contient 2,9 g d’azote. 2.a- Déterminer la formule brute de l’amine. 2.b- Ecrire les formules développées des isomères possibles des monoamines primaires compatibles avec la formule brute trouvée. 3) On considère la monoamine à chaîne carbonée linéaire non ramifiée. 3.a- Ecrire l’équation de la réaction de cette monoamine primaire avec l’eau. 3.b- On verse quelques gouttes de phénolphtaléine dans un échantillon de la solution préparée. Quelle est la coloration prise par la solution ? (On rappelle que la phénolphtaléine est incolore en milieu acide et rose violacée en milieu basique) 8 DETERMINATION DE LA FORMULE D’UNE AMINE AROMATIQUE On considère une amine aromatique de formule générale C xHyN ne comportant qu'un seul cycle. 1) Exprimer x et y en fonction du nombre n d'atomes de carbone qui ne font pas partie du cycle. 2) La microanalyse d'une telle amine fournit, pour l’azote, un pourcentage en masse de 13,08 %. 2.a- Déterminer n. 2.b- Ecrire les formules développées des différents isomères et donner leurs noms. 3) L’un des isomères est une amine secondaire. Quels produits obtient-on lorsqu'on le traite par de l’iodométhane ? On supposera que l’amine de départ est en excès. IndError: Mismatch between font type and embedded font file Error: Mismatch between font type and embedded font file Error: Mismatch between font type and embedded font file ication : La réaction se poursuit jusqu’à la formation de l’amine tertiaire correspondant. M.Diagne prof SP au LTC Page 6 10 DETERMINATION DE LA FORMULE D’UNE AMINE 1) En combien de classes les amines peuvent-elles être réparties ? Donner un exemple de chaque classes en précisant le nom du corps. Etablir la formule générale des amines, identique pour toutes les classes. 2) Soit une amine tertiaire A. Par action sur du 1-iodobutane en solution dans l'éther, on obtient un précipité blanc ; l'analyse de ce corps montre qu'il s'agit d'un solide ionique chiral. 2.a- Ecrire l'équation de la réaction. 2.b- Quelle propriété des amines cette réaction met-elle en évidence ? 2.c- Que pouvez-vous en déduire concernant les groupes alkyles liés à l'azote dans le solide ionique chiral ? 3) Une solution aqueuse de l'amine A, de concentration molaire C = 0,2 mol.L -1, a été obtenue en dissolvant 20,2 g d'amine pour 1 L de solution. En déduire sa masse molaire, sa formule brute, et sa formule semi-développée. Quel est son nom ? 11 DETERMINATION DE LA FORMULE D’UNE AMINE Une amine A de formule brute C4H11N réagit sur l'iodoéthane en au moins deux étapes. 1) Que peut-on en conclure quant à la classe de l'amine ? 2 Lors de l'action de l'iodoéthane sur A, on constate qu'une mole de A peut fixer deux moles d'iodoéthane. La classe de l'amine est-elle totalement déterminée ? Quelles sont les formules semi-développées possibles pour l'amine A ? 3) Quand on fait réagir un excès d'iodométhane sur l'amine A, on obtient un composé de formule : [(CH3)3N - CH2- CH2 – CH3]+ I-. En déduire la formule semi-développée de A. 4) L'amine a-t-elle des propriétés acido-basiques ? Si oui, quelle en est l'origine ? Quel produit obtient-on par action de A sur une solution de chlorure d'aluminium ? M.Diagne prof SP au LTC Page 7 ACIDES CARBOXYLIQUES ET DERIVES Masses molaires en g.mol-1 : M(H) = 1 ; M(C) = 12 ; M (N) = 14 ; M(O) = 16. 1 Nomenclature et préparation de dérivés d’acides carboxyliques Indiquer pour chacune des réactions suivantes le nom et la formule semi-développées des composés représentés par les lettres A, B, C, D, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L et M. a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) Chlorure de propanoyle + A ? propanoate de méthyle + B Acide benzoïque + SOCl2 ? SO2 + HCl + C Ethanoate de propyle + D ? éthanoate de sodium + propan-1-ol Acide éthanoïque + chlorure d'éthanoyle ? E + HCl Chlorure d'éthanoyle + N-méthyléthylamine ? F + G Anhydride éthanoïque + aniline ? H + I Chlorure d'éthanoyle + éthanoate de sodium ? (Na+ ; Cl-) + J Anhydride éthanoïque + méthanol ? acide éthanoïque + K Acide 2-méthylpropanoïque + PCl5 ? L + POCl3 + HCl Acide éthanoïque + P2O5 ? M + 2 HPO3 2 Oxydation ménagée des alcools - Synthèse de dérivés d’acides carboxyliques On dispose d'un alcool A de formule C4H100 1) A peut donner un corps B pouvant réduire la liqueur de Fehling et donner une réaction de précipitation avec la dinitrophénylhydrazine (DNPH). 1.a- Donner le nom et la formule de B sachant que sa chaîne est linéaire. 1.b- Quel est le nom et la classe de l'alcool A ? 2) Par oxydation énergique B peut donner C. Donner le nom et la formule de C. 3) C réagit avec le chlorure de thionyle (SOCl2 ) en donnant un corps D. Quel est le nom du corps D ? Donner l'équation de la réaction ? 4) Deux molécules du corps C, en présence d'un déshydratant efficace tel que P 4O10, peuvent donner un corps E. Quelle est la formule semi-développée de E ? 5) On peut obtenir un ester soit : a) – par action de D sur A b) – par action de E sur A Écrire les équations des réactions. (Extrait Bac D 93 ex Bac S2) M.Diagne prof SP au LTC Page 8 3 Décarboxylation d’un acide carboxylique - Préparation de dérivés d’acides carboxyliques On considère une solution A d'acide 2-méthylbutanoïque. 1) Donner la formule développée de cet acide. Par décarboxylation en présence d’alumine, on obtient un produit B qui donne une réaction dError: Mismatch between font type and embedded font file Error: Mismatch between font type and embedded font file Error: Mismatch between font type and embedded font file e précipitation avec la DNPH et ne réduit pas le réactif de Schiff. Donner la formule semi-développée et le nom de B. 2) Sur la solution A on fait agir une solution de chlorure de thionyle et on obtient, entre autre, un produit organique C. Donner la formule semi-développée de C en mettant en exergue son groupement fonctionnel. Quel est le nom de la fonction chimique mise en évidence ? Donner le nom de C. (L'écriture de l’équation de la réaction chimique n'est pas demandée). 3) Lorsqu'on fait agir une solution de C sur du méthanol, on obtient entre autre, un composé organique D. 3.a - Écrire l'équation chimique correspondante, donner la formule semi-développée de D et préciser le nom de sa fonction chimique. 3.b - Comparer cette réaction à celle de A sur le méthanol et conclure. (D’après Bac D 93 ex Bac S2) 4 Étude du butan-2-ol et de son estérification 1) butan-2-ol 1.a- Écrire sa formule semi-développée et préciser à quelle classe d'alcool il appartient. 1.b- Donner les formules semi-développées de deux isomères du butan-2-ol n'appartenant pas à la même classe que lui et étant, eux-mêmes, de classes différentes. 1.c- La molécule du butan-2-ol est-elle chirale ? Pourquoi ? Représenter alors, en perspective, les deux formes énantiomères. 2) Estérification du butan-2-ol - Isomères de l'ester formé 2.a- L'action de (A) sur l'acide propanoïque (B) conduit à la formation d'un ester (E). Écrire l'équation de la réaction. Donner ses caractéristiques. 2.b- A partir de l'anhydride propanoïque ou du chlorure de propanoyle, proposer une méthode d'obtention plus rapide et plus complète et écrire l'équation de la réaction correspondante. 3) A partir de la formule semi-développée de (E), qu'on explicitera, le nommer en expliquant le procédé utilisé pour la nomenclature des esters. Écrire la formule semi-développée d'un ester isomère de (E) et le nommer. M.Diagne prof SP au LTC Page 9 (Extrait Bac D 95 ex Bac S2) 5 Tests d’identification des produits d’oxydation ménagée Préparation de dérivés d’acides carboxyliques N.B. : La solution de dichromate de potassium utilisée, en milieu acide, est \"jaune orange.\" Quatre flacons contiennent respectivement un alcool, un aldéhyde, une cétone et un acide carboxylique. 1) Se proposant d'identifier les produits, on effectue les tests conformément au tableau cidessous 2- Cr2O7 en milieu acide DN PH Réactif de SCHIFF liqueur de FEHLING A solution orange solution jaune solution incolore solution bleue B solution verte solution jaune solution incolore solution bleue C solution verte précipité jaune solution violette précipité rouge brique D solution orange précipité jaune solution incolore solution bleue Déterminer, justification à l'appui, les fonctions chimiques de A, B, C et D. 2) En faisant réagir du dichromate de potassium en milieu acide sur B, on obtient C et A. 2.a- Sachant que B est un composé à radical alkyle de trois atomes de carbone, donner les formules semi-développées et les noms de A, B, C. 2.b- On considère la formation de C à partir de B par action, en milieu acide, du dichromate 2- de potassium. Écrire les demi-équations électroniques des couples Cr 2O7 /Cr3+ et C/B ; en déduire l'équation résumant la réaction d'oxydoréduction. 3) Par action de PCl5 ou de SOCl2 sur A, on obtient E. M.Diagne prof SP au LTC Page 10 Écrire l'équation de la réaction dans chacun des cas et expliciter la formule semi-développée et le nom de E. 4) Comparer les réactions de A sur B et de E sur B et conclure. (Extrait Bac D 91 ex Bac S2) 6 Synthèse d’un ester 1) On considère un acide carboxylique à chaîne saturée (A) et un alcool saturé B. n étant le nombre d'atomes de carbone dans le radical R fixé au groupement fonctionnel carboxylique et n' le nombre d'atomes de carbone dans le radical R' fixé au groupement de la fonction alcool. Exprimer, respectivement, les formules générales de (A) et (B) en fonction de n et n'. 2) (A) est estérifié par (B) ; à partir des formules déterminées au 1), écrire l'équation de cette réaction, en explicitant en fonction de n et n’ la formule semi-développée de l’ester (E). 3) Pour n = 3, la masse molaire de l’ester est M = 130 g.mol -1. En déduire n’ et préciser la formule brute de (E). 4) En réalité, (A) possède une chaîne saturée avec une ramification. Quant à (B), son oxydation ménagée donne un composé (C) qui donne un précipité jaune avec la 2,4-dinitrophénylhydrazine (D.N.P.H) et ne rosit pas le réactif de Schiff. 4.a - Écrire, alors, l’équation de la réaction d’estérification de (A) et (B), en utilisant les formules semi-développées. 4.b – Donner les noms de A, B, C et E. (Extrait Bac D oct 89 ex Bac S2) 7 Hydrolyse d’un ester-détermination d’un acide carboxylique et d’un alcool L'hydrolyse d'un ester E a fourni un acide carboxylique A et un alcool B. 1) Détermination de la formule de l'alcool B. L'analyse élémentaire a permis la détermination de la formule brute de B : C 4H10O. 1.a- L'oxydation ménagée de B par une solution de dichromate de potassium en milieu acide fournit un composé B'. Ce composé B' : M.Diagne prof SP au LTC Page 11 - réagit avec une solution de D. N. P. H. ; - ne réagit ni avec une solution de nitrate d'argent ammoniacal (ou réactif de TOLLENS), ni avec la liqueur de FEHLING. Que peut-on en conclure pour B ? Donner la formule semi- développée de B ainsi que celle du composé B’. A quelle fonction B' appartient-il ? Donner le nom de B'. 1.b- La molécule de B est-elle chirale ? Justifier la réponse. 2) Détermination de la formule de A. La composition centésimale massique du composé A est la suivante : carbone : 48,6 % ; hydrogène : 8,1 % ; oxygène : 43,2 %. Sachant que la masse molaire moléculaire du composé A est M = 74 g.mol -1, déterminer sa formule brute, sa formule semi-développée et son nom. 3) En déduire la formule semi-développée de l'ester E. 8 Hydrolyse d’un anhydride d’acide R étant une chaîne carbonée saturée, on considère l'anhydride d'acide de formule générale R—C—O—C— R