Acides carboxyliques et derives

Exercice 1

1. Nommer les composés suivants :

a. $\left(CH_{3}CH-CH_{2}\right)-CO_{2}H$ ;

b. $CH_{3}-CH_{2}-CH\left(CH_{3}\right)-COl$ ;

c. $CH_{3}-CH\left(CH_{3}\right)-CH_{2}-CO-O-CO-CH\left(CH_{3}\right)_{2}$ ;

d. $C_{6}H_{5}-O-COC\left(CH_{3}\right)_{2}-CH_{3}$

e. $CH_{3}-CH\left(CH_{3}\right)-C\left(CH_{3}\right)_{2}-CO-NH-C_{2}H_{5}$ ;

f. $CH_{3}-C\left(C_{2}H_{5}\right)-CO-N\left(CH_{3}\right)\left(C_{2}H_{5}\right)$ ;

g. $$CH_{3}-CH\left(C_{2}H_{5}\right)-CH\left(OH\right)-COOH$

2. Écrire la formule semi-développée des composés suivants :

a. $2.3$-diméthylbutan$-1-ol$

b. Propan $-1.2.3-$ triol            

c. $2-$éthyl$-3.3$-diméthylheptan-$2-ol$

d. Chlorure de $3-$méthylbutanoyle  

e. Propanoate de ter butyle

f. Méthyl propanoate d’isotrope

g. Anhydride propanoïque

h. Méthyl propanoate de sec-butyle       

i. $N$, $N$ diméthylbutanamide

Exercice 2

1. On dispose d'un corps $A$, de formule brute $C_{4}H_{8}O$ dont la chaine carbonée est linéaire.

Il donne un précipité avec la $D.N.P.H$ et réagit avec le nitrate d'argent ammoniacal.

Quelle est la formule semi-développée de $A$ ?

Quel est son nom ?

2. L'oxydation ménagée de $A$ par le dichromate de potassium produit un corps un corps $B.$

Quelle est sa formule semi-développée ?

Quel est son nom ?

3. $B$ réagit avec un composé organique $C$ pour donner un corps odorant $D$ de masse molaire   

$M=102\,g\cdot mol^{-1}$ et de l'eau.

3.1. Quels sont les noms et les formules semi-développée de $C$ et $D$ ?

3.2. Écrire l'équation-bilan de cette réaction Préciser ses caractéristiques.

4. On fait agir B sur le chlorure de thionyle $SOl_{2}$ : on obtient un dérivé $E.$

Quelle est sa formule semi-développée ?

Quel est son nom ?

5. En faisant réagir l'ammoniac sur $B$ on obtient un carboxylate d'ammonium $F.$

celui-ci, par chauffage, se déshydrate, on obtient un composé $G.$

5.1. Écrire les formules semi-développées et donner les noms de $E$ et $F.$

5.2. Ecrie l'équation-bilan de la transformation de $B$ en $F$, puis celle correspondant à la formation de $G.$

6. On a obtenu $14.6\,g$ du composé $G.$

Sachant que le rendement de la réaction de déshydratation est de $83$, déterminer la masse de carboxylate d'ammonium utilisée.

Données : $M(C)=12\,g/mol$ ;

$M(N)=14\,g/mol$ ;

$M(O)=16\,g/mol$ ;

$M(H)=1\,g/mol$

Exercice 3

Pierre et Anne savent qu'en partant d'un mélange d'une mole d'acide carboxylique et d'une mole d'alcool primaire, on obtient $/3$ mole d'ester et $/3$ mole d'eau, selon une réaction d'équilibre chimique.

Ils décident de préparer du propanoate d'éthyle le plus rapidement possible et avec le meilleur rendement possible.

1. Ils émettent quelques propositions.

Parmi celles-ci, dites celles qui paraissent exactes, celles qui vous paraissent erronées.

Justifie votre réponse

1.1. Anne pense qu'il faut utiliser de l'acide propanoïque et l'éthanol.

1.2.  Pierre pense, lui, qu'il faut utiliser de l'acide éthanoïque et du propan$-1-ol$

1.3. Anne propose de mélanger au départ $1/2$ mole d'alcool et $1/2$ mole d'acide.

Elle espère ainsi obtenir 1/3 mole d’ester et $1/3$ mole d'eau.

1.4. Pierre propose, lui, un mélange contenant $1/2$ mole d'alcool et $2$ moles d'acide.

Anne, qui se range à son avis, affirme : nous obtiendrons ainsi $4/3$ mole d'ester.

1.5. Tous deux pensent accélérer la réaction en chauffant le mélange et en usant d'un catalyseur convenable.

1.6. Pierre fait remarque qu'en partant de $1/2$ mole d'alcool et $1/2$ mole de chlorure d'acyle ils obtiendront l'ester avec un très bon rendement.

2. Si on mélange $1/2$ mole d'alcool et ½ mole de chlorure d'acyle comme le souhaite pierre.

2.1. Quel alcool et quel chlorure d'acyle faut-il mettre en présence pour obtenir du propanoate d'éthyle ?

2.2. Quelle de cet ester peur-on alors théoriquement obtenir ?

Exercice 4

1. Une masse $m=1.8\,g$ d'un monoalcool saturé $A$ est oxydé complètement en acide carboxylique $B$ par le permanganate de potassium acidifié.

L'acide carboxylique formé précédemment est dilué avec de l'eau pure pour former une solution $S_{1}$ de volume $V=500\2,mL.$

On prélève un volume $V_{A}=10\,mL$ de la solution $S_{1}$ et on dose avec une solution de soude, de concentration $C_{B}=4.10^{-2}mol\cdot L^{-1}$
 
L'équivalence acido-basique est obtenue lorsqu'on a versé un volume $V_{B}=15\,mL$ de la solution de soude.

1.1. Calculer la masse molaire de l'alcool $A.$

Écrire sa $FSD$ et donner son nom.
 
1.2. Écrire l'équation de la réaction d'oxydation de $A.$

2. On prépare, à partir d'un alcool à chaîne carbonée saturée $C$ et de l'acide $B$, un ester $E$ de masse molaire $130\,g\cdot mol^{-1}$

Cet ester $E$ est chiral.
 
2.1. Donner la formule brute de $E.$

2.2. Écrire la $FSD$ et le nom de $E.$
 
2.3. Écrire la $FSD$ et le nom de $C.$

2.4. Écrire l'équation de la réaction entre $C$ et $B.$

Donner le nom et les caractéristiques de cette réaction.

3. On réalise l'hydrolyse basique de $5.2\,g$ de $E$ en présence de soude en excès.
 
3.2. Écrire l'équation de la réaction et nommer les produits.

3.3. On récupère un produit solide de masse $2.7\,g$

Calculer le rendement de cette hydrolyse basique.

4. On fait réagir $B$ sur une amine secondaire $F$, on obtient un composé $G$ qui par déshydratation donne un composé $H$ de formule $C_{6}H_{11}ON$
 
4.1. Déterminer la formule brute de $F.$

4.2. En déduire la formule et le nom des composés $G$ et $H.$

1. Donner les caractéristiques de la réaction d'hydrolyse de l'ester $E$ et préciser la fonction chimique du composé $A.$

2. Détermination de la formule de l'alcool $B$
 
L'analyse élémentaire a permis la détermination de la formule brute de $B$ : $C_{4}H_{10}O.$

L'oxydation ménagée par une solution de dichromate de potassium en milieu acide fournit un composé $B'$

Ce composé $B'$ réagit avec la $DNPH$ mais n'a pas d'effet sur le réactif de Tollens.
 
2.1. Que peut-on conclure pour $B$ ?

Donner sa formule semi développée.

2.2. A quelle fonction $B'$ appartient-il ?

Donner sa formule semi développée et son nom.

3. Détermination de la formule de $A$ :

La composition centésimale massique du composé $A$ est la suivante : $C=48.6\%$ ; $O$ : $43.2\%$ ; $H$ : $.1\%$
 
Sa masse molaire moléculaire est $M=47\,g\cdot mol^{-1}$

3.1. Déterminer la formule brute de $A$ ; écrire et nommer la formule semi développée de $A.$

3.2. En déduire la formule semi développée de l'ester $E.$

4. Fonctions dérivées de $A$ :

L'action du chlorure de thionyle sur le composé $A$ fournit un composé organique $C.$ Ce composé $C$ réagit avec l'ammoniac pour donner un composé $D.$

De même, $C$ réagit avec $B$ pour donner $E.$

4.1. Identifier les composés organiques $C$ et $D.$

4.2. Écrire les équations bilans des réactions citées ci-dessus.

4.3. Donner les caractéristiques de la réaction de $C$ avec $B$

Exercice 6

On veut déterminer la formule d'un acide carboxylique $A$, à chaîne carbonée saturée.

On dissout une masse $m=3.11\,g$ de cet acide dans de l'eau pure ; la solution obtenue a un volume total $V=1\,L$

On en prélève un volume $V_{A}=10\,cm^{3}$ que l'on dose à l'aide d'une solution de soude de concentration $C_{B}=5.0\cdot 10^{-2}mol\cdot L^{-4}$

L'équivalence est atteinte quand on a versé un volume $V_{B}=8.4\,cm^{3}$ de solution de soude.

1. Calculer la concentration $C_{A}$ de la solution acide.

2. En déduire la formule brute de l'acide $A    $, sa $FSD$ et son nom.

3.1. On fait agir sur $A$ le $PCl$

Donner la $FSD$ et le nom du composé obtenu.

3.2. On fait agir sur $A$ un agent déshydratant, le $P_{4}O_{10}$

Donner la $FSD$ et le nom du produit obtenu.

3.3. On fait agir sur A le butan$-1-ol$
 
Donner la $FSD$ et le nom du composé organique obtenu.
 
Écrire l'équation de la réaction et préciser ses caractéristiques.

3.4. On fait agir sur $A$ de l'ammoniac $NH_{3}$

Le composé obtenu est ensuite déshydraté par un chauffage prolongé.

Donner la $FSD$ et le nom de la substance obtenue.

Exercice 7

Le méthanoate d'éthyle ou formiate d'éthyle est un ester à odeur de rhum ; il peut être utilisé comme additif alimentaire.

Il est synthétisé par action de l'éthanol sur l'acide méthanoïque de formule $HCOOH$

1.1. Écrire la formule semi-développée de l'éthanol.
 
1.2. Quelle est sa fonction chimique ?

1.3. Par quelle réaction chimique peut-on préparer l'éthanol au laboratoire à partir de l'éthylène ?
 
1.4. Écrire l'équation de cette réaction.
 
2. On réalise le mélange équimolaire d'acide méthanoïque et d’éthanol ; on ajoute un peu d'acide sulfurique puis on réalise un chauffage à reflux.
 
2.1. Comment appelle-t-on l'action de l'acide méthanoïque sur l'éthanol ?
 
2.2. Quelles sont les caractéristiques de cette réaction ?

2.3. Quel est le rôle de l'acide sulfurique ?
 
2.4. Quel est le rôle du chauffage à reflux.  ?
 
2.5. Écrire l'équation-bilan de cette réaction.

2.6. Citer deux méthodes permettant d'augmenter le rendement de cette réaction.
 
3. L'éthanol utilisé peut être obtenu par action de l'eau sur un alcène.

Préciser cet alcène et écrire l'équation de cette réaction.

4. Cet alcène peut subir des réactions d'addition successives pour donner une grosse molécule.

4.1. Comment appelle-t-on ce type de réaction

4.2. Quel nom donne-t-on au produit de cette réaction?

4.3. Quelle est utilité de ce produit ?

Exercice 8

1. Montrer que la formule brute générale d'un anhydride d'acide saturé non cyclique possédant atomes de carbone est $C_{n}H_{2n-2}O_{3}$

2. Soit $A$ un anhydride de masse molaire $M= 116\,g\cdot mol^{-1}$

Déterminer la formule brute de $A$ puis écrire ses formules semi-développées possibles.

3. L'hydrolyse de $A$ donne deux produits $A_{1}$ et $A_{2}$

On sépare $A_{1}$ et $A_{2}$ par une méthode appropriée. Afin d'identifier $A_{1}$ et $A_{2}$ on réalise les expériences ci-après : on fait réagir sur $A_{1}$ du pentachlorure de phosphore et on obtient un composé organique $B$ de masse molaire $M_{B}=78.5\,g\cdot mol^{-1}$ et de même chaine carboné que $A_{1}$

On fait réagir sur $A_{2}$ une solution d'ammoniaque et on chauffe, on obtient un composé $C.$
 
3.1. Quels sont les fonctions chimique des composés $A_{1}$ ; $A_{2}$ ; $B$ et $C$ ?
 
3.2. Déterminer les formules semi-développées et noms de $A_{1}$ ; $A_{2}$ ; $B$ et $C$
 
3.3. Écrire les équations-bilans des réactions citées.

4. On fait agir B sur un composé D de formule $CH_{3}$ ; on obtient un composé $E$
 
4.1. Donner la définition d'une amine.

4.2. Écrire l'équation-bilan de la réaction en supposant que $D$ en excès.

Nommer $D$ et $E$
 
4.3. Quelle propriété du composé $D$ est mise en évidence ?

4.4. $D$ possède un isomère $F$ qui ne réagit pas avec $B$ Identifier $F.$
 
4.5. $F$ réagit avec l'iodure de méthyle pour donner un composé $G$

Écrire l'équation-bilan de cette réaction et nommer $G.$

Quelle la propriété de $F$ qui est mise en évidence ?

On donne les masses molaires : $M_{c}=12\,g\cdot mol^{-1}$ ;

$M_{o}=16\,g\cdot mol^{-1}$ ;

$M_{H}=1\,g\cdot mol^{-1}$ ;

$M_{N}=14\,g\cdot mol^{-}$

Exercice 9

Étude de la réaction de saponification
L'oléine est un corps gras constituant majoritaire de l'huile d'olive, c'est un triglycéride qui peut être obtenu par la réaction du glycérol avec l'acide oléique

Pour préparer le savon, on chauffe à reflux, une fiole contenant une masse $m=10.0\,g$ d'huile d'olive (oléine) et un volume $V=20\,mL$ d'une solution d'hydroxyde de sodium de concentration

$C=7.5\,mol\cdot L^{-1}$ et un volume $V'=10\,mL$ de l'éthanol et des pierres ponce

On chauffe le mélange réactionnel pendant $30\,min$ puis on le verse dans une solution saturée de chlorure de sodium .

Après agitation et refroidissement du mélange, on sèche le solide obtenu et on mesure sa masse, on trouve alors $m'=8.0\,g$

Données : glycérol : $CH_{2}OH-CHOH-CH_{2}OH$ ;

Acide oléique : $C_{17}H_{33}-COOH$

Masses molaires en $g\cdot mol^{-1}$

$\begin{array}{|c|c|c|} \hline \text{Composé }&\text{oléine }&\text{savon}\\ \hline \text{Masse molaire en }g\cdot mol^{-1}&M(O)=884&M(S)=304\\ \hline \end{array}$

1. Expliquer pourquoi on verse le mélange réactionnel dans une solution saturée de chlorure de sodium.

2. Écrire l'équation de la réaction du glycérol avec l'acide oléique
Préciser la formule semi développée de l'oléine
 
3. Écrire l'équation de la réaction de saponification et déterminer la formule chimique du savon en précisant la partie hydrophile de ce produit.

4. On suppose que l'huile d'olive n'est constituée que d'oléine.
 
Montrer que l'expression du rendement de la réaction de saponification s'écrit sous la forme :
$$r=\dfrac{m'}{3\,m}\dfrac{M(O)}{M(S)}$$

Calculer $r$