A. CBR-IN-94 ÉPREUVE ECRITE DE CHIMIE Durée : 4h 00 Coef. : 6

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1 A. CBR-IN-9 ÉPREUVE ECRITE DE CHIIE Durée : h Coef. : 6 Toutes les calculatrices de poche, y compris les calculatrices programmables et alphaumériques, dot la surface de base e dépasse pas cm de log et 5 cm de large, sot autorisées à coditio que leur foctioemet soit autoome et qu'il e soit pas fait usage d'imprimates. CHIIE GÉNÉRALE ET IRGANIQUE Quatre parties idépedates à traiter obligatoiremet. L'AZOTE A -Dissociatio de l'ammoiac O fait passer letemet, sous ue pressio de u bar, de l'ammoiac sur u catalyseur coveable porté à 5 C. A la sortie du tube à catalyse, le mélage obteu est trempé. O trouve qu'u volume iitial de litres de gaz a fouri u volume de 99,75 litres de mélage, les deux volumes état mesurés das les mêmes coditios de température et de pressio. A.. Écrire l'équatio associée à la réactio effectuée. A.. Soit α le coefficiet de dissociatio de l'ammoiac. Exprimer le ombre de moles total à l'équilibre e foctio de α. A. 3. Calculer α. A.. Calculer la costate d'équilibre K P, correspodat à la réactio de sythèse de l'ammoiac à 5 C. B - Diagramme de Frost des degrés d'oxydatio de l'azote Doée : F = 965 C.mol - B.. Axiomatique B... Soiet et (avec > ) deux degrés d'oxydatio de l'élémet. Cosidéros la réactio suivate : ( )e. Exprimer l'ethalpie libre molaire stadard r G m de cette réactio e foctio de,, et le potetiel rédox stadard du couple soit E Page sur 6

2 B... Soiet et G f m G f m et les ethalpies libres molaires stadard de formatio de et. Les exprimer e foctio des potetiels. E et E des couples rédox B..3. Grâce aux résultats précédets, établir la relatio suivate :.E =.E.E B.. Tracé du diagramme de Frost de l'azote à C et pour ph = Grâce aux doées suivates, e ayat soi de détermier le degré d'oxydatio de l'élémet azote das chaque espèce, et e appliquat la relatio (I), établir le diagramme de Frost (soit.e f () = () I pour le couple ) des degrés d oxydatio de l azote. Couple rédox NH 3 NH NH H H N Noms io hydroxyl- io itrate / io io itrate / acide acide itreux / ammoium / io hydroxyl- itreux azote ammoium ammoium Potetiels rédox,35,79,9,6 B. 3. Utilisatio du diagramme B. 3.. Quelles sot les espèces istables parce qu'elles subisset ue réactio de dismutatio? B.3.. Calculer le potetiel rédox du couple 3 N B.3.3. Calculer l'ethalpie libre molaire stadard hydroxylammoium e azote et e io ammoium. r G m de la dismutatio de l'io B.3. otrer que l'acide itreux peut oxyder l'io ammoium e azote. C Échages protoiques Etude des cocetratios e solutio (à 5 C). La vitesse de la réactio etre l'acide itreux et l'io ammoium (cf. B.3.) est assez faible pour que l'o puisse admettre que les cocetratios des ios ou des molécules présets das la solutio après réactio acido-basique e se modifiet de faço sesible que plusieurs heures après sa préparatio. Page sur 6

3 C.. Calculer les cocetratios H,, NH et 3 NH e foctio des cocetratios iitiales a de H, b de NH 3, de H 3 O = h et des costates d'acidité : K A H = 6,3. et ' K = 5. A NH NH 3. C.. Pour a =,7 mol.dm -3 et b =,5 mol.dm -3, le ph est iférieur à 5. Das ces coditios, simplifier les équatios précédetes, puis calculer le ph (o vérifiera les approximatios effectuées). D - Ciétique de décompositio du petoxyde de diazote Le mécaisme de décompositio du petoxyde de diazote N 5 est le suivat : N O N O D.. Doer le bila de la réactio. N O 5 O 3 () () () 3 () D.. Exprimer la vitesse d apparitio de O e foctio de N O 5, et de, et 3. D. 3. Déduire des deux résultats précédets la vitesse de décompositio de N O 5. Doées : R = 8,3J.K. mol ; F = 965 C CHIIE ORGANIQUE EXERCICE I - ÉTUDE DES PHÉLS. Sythèse du phéol Doer deux modes de préparatio du phéol (ou hydroxybezèe ou bezèol) à partir des composés orgaiques et miéraux de votre choix.. Quelques propriétés du phéol a - Classer les composés suivats par ordre croissat d'acidité, e justifiat votre classemet : Page 3 sur 6

4 O N Br b - Idiquer les sites préféretiels de substitutio électrophile aromatique (S.E.A) par l'électrophile oté Y sur les composés suivats : - phéol - paraitrophéol - parabromophéol - orthocyaophéol e justifiat votre répose. 3. Applicatio du phéol Proposer ue suite de réactios permettat de sythétiser l'aspirie à partir du phéol et des substaces orgaiques et miérales écessaires. aspirie : EXERCICE II - IDENTIFICATION D'UN COPOSÉ ORGANIQUE - L'aalyse élémetaire d'u produit A aboutit à la formule brute C 5 H 3 N. A est optiquemet actif ; traité par le itrite de sodium e milieu acide, il doe u dégagemet gazeux à froid. a - Quelle est la ature du dégagemet gazeux? b - Quelles sot les 3 formules possibles pour A? O CO O C - Pour lever les ambiguïtés sur la structure de A, o réalise les réactios suivates : A I (e excès) B B Ag O milieu aqueux C D D KO cocetré et chaud milieu acide CO H O acide butaoïque Idetifier B, C, D et e déduire la formule de A. EXERCICE III - SYNTHÈSE D'UN PRODUIT PHARACEUTIQUE - L'éphédrie est u hyperteseur qui a pour formule : CH CH NH a - Combie existe-t-il de stéréoisomères liés à la présece de carboes asymétriques pour ce composé? Page sur 6

5 b - Représeter ces stéréoisomères, e utilisat le schéma ci-après et e précisat das chaque cas les cofiguratios absolues des carboes asymétriques. Φ c - Quelles sot les relatios de stéréoisomérie qui les liet deux à deux? d - O peut préparer l'éphédrie e étapes : Première étape : actio d'ue dicétoe et d ue amie mole à mole : CO CO NH L H O Deuxième étape : réductio catalytique : L éphédrie Doer le mécaisme de la première étape - D'autre part, e vue d'ue autre sythèse, la dicétoe précédete CO CO est traitée par LiAlH. O obtiet le produit, qui chauffé e milieu acide doe N. a - Doer le mécaisme de la réactio N b Cofirmer la structure de N e iterprétat so spectre RN doé ci-dessous. Page 5 sur 6

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