CHIMIE Durée 3 h Coefficient 4

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1 BAALAURÉAT TEHNLGIQUE -- SESSIN 25 SÉRIE SIENES ET TEHNLGIES DE LABRATIRE SPÉIALITÉ : HIMIE DE LABRATIRE ET DE PRÉDÉS INDUSTRIELS alculatrice autorisée. ph ET PREIPITATIN Données à 25 Produits de solubilité : Ks (Fe(H) 2 ) = 4, Ks (Fe(H) 3 ) = 2, Produit ionique de l eau : Ke = 1, 1-14 Épreuve : PHYSIQUE - HIMIE HIMIE Durée 3 h oefficient 4 onstante d acidité de l acide éthanoïque : Ka (H 3 H/H 3 - ) = 1, L atome de fer a pour numéro atomique Z = Donner sa configuration électronique Préciser à quel bloc d éléments de la classification périodique appartient l élément fer. omment appelle-t-on les éléments appartenant à ce bloc? 1.3. En déduire la position de l élément fer dans la classification périodique. 2. A un litre d une solution S contenant,1 mol de sulfate de fer (II) et,2 mol de chlorure de fer (III), on ajoute, sans variation de volume, une solution concentrée d hydroxyde de sodium (soude) alculer la valeur du ph pour lequel le précipité d hydroxyde de fer (III) commence juste à apparaître alculer la valeur du ph pour lequel le précipité d hydroxyde de fer (II) commence juste à apparaître En déduire la nature du précipité qui apparaît en premier lorsqu on ajoute la soude Donner alors l intervalle de ph dans lequel on doit maintenir la solution pour qu un seul précipité soit présent Pour rester dans ce domaine de précipitation, on veut réaliser une solution tampon. alculer le volume V d une solution d éthanoate de sodium à 1, mol.l -1 à verser dans un volume V égal à 5 ml de solution d acide éthanoïque à,5 mol.l -1 pour obtenir une solution tampon de ph = 4,5. 1/5

2 UNE REATIN D XYDREDUTIN Données à 25 RT ln(x) =,6 lg(x), en V F Potentiels redox standard : E 1 (r /r 3+ ) = 1,33 V E 2 (Fe 3+ /Fe 2+ ) =,77 V n considère une solution S à 1, 1-1 mol.l -1 en sulfate de fer (II) et 2, 1-2 mol.l -1 en chlorure de fer (III), suffisamment acidifiée pour qu aucun précipité n apparaisse. 1. n plonge une électrode de platine dans la solution S : on constitue ainsi la demi-pile n Donner l expression littérale du potentiel de l électrode de platine plongeant dans la solution S alculer le potentiel de cette électrode. 2. n plonge une électrode de platine dans une solution à 1, 1-3 mol.l -1 en dichromate de potassium (K 2 r 2 7 ) et 1, 1-1 mol.l -1 en chlorure de chrome (III) ; on constitue ainsi la demi-pile n 2. Le ph de la solution est fixé à 1, Écrire la demi-équation électronique du couple d oxydo-réduction mis en jeu dans la demi-pile n Donner l expression du potentiel de cette électrode de platine et calculer sa valeur. 3. n constitue une pile en reliant la demi-pile n 1 à la demi-pile n Faire un schéma annoté de la pile : indiquer les polarités de la pile, en justifiant la réponse et en précisant le sens de circulation des électrons et du courant alculer la force électromotrice de cette pile. 4. Etude de l évolution du système 4.1. Ecrire l équation de la réaction de la transformation qui se produit dans la pile lorsqu elle débite Donner l expression de la constante d équilibre K de cette réaction en fonction des potentiels standard E et E ; la calculer numériquement Exprimer et calculer le quotient de réaction initial Q r,i. En déduire le sens d évolution du système (on considérera que la constante d équilibre K est égale à 1, 1 56 ) Indiquer la valeur du quotient de réaction lorsque la pile s arrêtera de fonctionner. 2/5

3 SYNTHESE DE LA 4-NITRAETPHENNE La synthèse de la 4-nitroacétophénone constitue le début de la synthèse d un antibiotique puissant : le chloramphénicol. Malheureusement, la synthèse de la 4-nitroacétophénone est beaucoup moins directe que celle de son isomère, la 3-nitroacétophénone. 2 N H 3 2 N H 3 4-nitroacétophénone 3-nitroacétophénone 1. Préciser le type d isomérie existant entre ces deux molécules. 2. n peut préparer la 3-nitroacétophénone en deux étapes à partir du benzène et de tout produit chimique nécessaire Proposer une synthèse en deux étapes permettant de passer du benzène à la 3-nitroacétophénone ; préciser les conditions opératoires L ordre des étapes proposées a-t-il une importance? Justifier es deux étapes mettent en jeu un même type de réaction : préciser son nom Donner la formule de l espèce électrophile mise en jeu dans la première étape proposée (réaction avec le benzène). 3. La synthèse de la 4-nitroacétophénone est proposée ci-dessous. Dans un premier temps, on prépare le chlorure de 4-nitrobenzoyle, selon la suite de réactions suivante : H 3 (1) (2) méthylbenzène A A Mn 4 -, H + B N 2 B (4) chlorure de 4-nitrobenzoyle 3.1. Écrire l équation de la réaction (1), en précisant le nom du catalyseur éventuellement nécessaire Donner la formule semi-développée et le nom du composé B Écrire l équation de la réaction conduisant de A à B, sachant que les ions Mn 4 - sont réduits en ions Mn 2+ (les demi-équations d oxydo-réduction sont demandées). 3/5

4 3.4. Donner la formule d un réactif permettant de réaliser la transformation de B en. 4. La seconde partie de la synthèse de la 4-nitroacétophénone est schématisée ci-dessous, à partir du chlorure de 4-nitrobenzoyle : 2 N l 1) 2 H 3 MgBr D 2) H 2, H + H + E (alcène) 1) 3 E F + G (4-nitroacétophénone) 2) H 2, Zn 4.1. Indiquer le type de solvant à utiliser lors de la préparation de l organomagnésien H 3 MgBr, ainsi que les conditions opératoires Donner la formule semi-développée de D Passage de D à E Expliquer pourquoi le passage de D à E se fait pratiquement sans chauffer Donner la formule semi-développée de E zonolyse Donner la formule semi-développée de F Préciser le rôle du zinc lors de l hydrolyse. 4/5

5 LA DIBENZYLIDENE AETNE Données Elément H Masse molaire atomique en g.mol -1 12, 1, 16, Numéro atomique Pour synthétiser la dibenzylidène acétone ou 1,5-diphénylpenta-1,4-diène-3-one, notée X, on fait réagir le benzaldéhyde avec un composé A dont on va déterminer la structure. 1. L analyse élémentaire de A de masse molaire 58 g.mol -1, donne la composition en masse suivante : : 62,1 % H : 1,3 % : 27,6 % 1.1. Déterminer la formule brute de A La réaction du diiode en milieu basique avec A conduit à l apparition d un précipité jaune Donner le nom et la formule du précipité jaune obtenu Déduire de cette observation expérimentale la formule semi-développée et le nom de A. Justifier Écrire l équation de la réaction mise en jeu. 2. En milieu basique, le composé A réagit avec le benzaldéhyde pour former X Écrire la formule semi-développée du benzaldéhyde Donner la formule semi-développée de X Passage du benzaldéhyde à X La réaction du benzaldéhyde avec A, en milieu basique, conduit d abord à un composé Y qui se déshydrate spontanément en X. Donner la formule semi-développée de Y Écrire les équations des deux réactions mises en jeu Indiquer le nom de la réaction de A avec le benzaldéhyde, conduisant à Y. 3. Stéréochimie. X existe sous plusieurs formes stéréoisomères ; les représenter et les nommer. 5/5