Bonjour, suite au bac 2002 de la Nouvelle Calédonie, je n'ai pas très bien compris la question II)2)a: "Avant l'élimination de la phase aqueuse lors de l'opération (5), préciser la composition des deux phases. Préciser sur un schéma leurs positions relatives."

Sujet:

Données :

En milieu acide aqueux R réagit sur l'eau (réaction quantitative et relativement rapide), on obtient l'acide carboxylique correspondant.

I - Utilisation d'un acide carboxylique

1. En utilisant les formules semi-développées, écrire l'équation de la réaction entre l'acide éthanoïque et le pentan-1-ol qui conduit au produit P

2. Dans un erlenmeyer, on introduit n1=5,0*10^{-2} d'acide éthanoïque (acide acétique) pur et n2 = 5,0*10^{-2} mol de pentan-1-ol. On bouche l'erlenmeyer et on laisse le mélange évoluer à température ambiante. Au bout de quatre jours, on dose à froid l'acide restant à l'aide d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (soude) de concentration Cb=2,0 mol*L^{-1} en présence d'un indicateur coloré. On admet que la réaction entre l'acide éthanoïque et la soude est la seule qui intervient. Le virage de l'indicateur est obtenu pour un volume de solution de soude Vbe=24,5 mL.

a. Faire un schéma annoté du dispositif du dosage.

b. Écrire l'équation de la réaction support du dosage.

c. Calculer la quantité d'acide dosé. En déduire la quantité de produit organique P formé et vérifier que le rendement de la réaction de formation de P à cette date a pour valeur 2 %.

3. On renouvelle la même manipulation qu'au I.2. avec les mêmes quantités de réactifs et la durée de l'expérience est la même mais on réalise l'expérience en portant le milieu réactionnel à ébullition sans perte de matière (« montage à reflux »). Au bout de quatre jours la composition du mélange a cessé d'évoluer.

a. Le rendement obtenu est très supérieur à 2 % ; pourquoi ?

b. En supposant que la manipulation ait été réalisée dans des conditions idéales, peut-on attendre alors un rendement de 100 % ? Pourquoi ?

4. On recommence l'expérience du 3. mais on ajoute aux réactifs une faible quantité connue d'acide sulfurique concentré. Au bout de quatre jours, le rendement sera-t-il inférieur, égal ou supérieur à celui obtenu au I.3. ? Justifier.

II- Utilisation d'un anhydride d'acide

Pour obtenir le produit P on fait maintenant réagir 0,10 mol de pentan-1-ol et 0,12 mol d'un anhydride d'acide, noté R.

1. La réaction

a. Donner la formule développée de R.

b. Écrire l'équation de cette réaction en utilisant des formules semi-développées.

c. Donner deux caractéristiques de cette réaction.

2. La synthèse est réalisée selon le protocole suivant :

1° Dans un erlenmeyer, introduire l'alcool et l'anhydride d'acide puis ajouter quatre gouttes d'acide sulfurique à 95 %.

2° Installer un réfrigérant à boules sur l'erlenmeyer. Porter le mélange à ébullition et maintenir à reflux durant une heure.

3° Refroidir le mélange réactionnel dans un bain d'eau froide.

4° Transférer le mélange réactionnel dans une ampoule à décanter.

5° Ajouter 10 mL d'eau, agiter, laisser décanter et éliminer la phase aqueuse.

6° Ajouter 15 mL de solution de carbonate de sodium à 10 %, laisser décanter. Eliminer la phase aqueuse et vérifier qu'elle est quasiment neutre.

7° Ajouter de nouveau 10 mL d'eau, agiter, laisser décanter et éliminer la phase aqueuse.

8° Récupérer la phase organique et la sécher sur sulfate de magnésium anhydre.

a. Avant l'élimination de la phase aqueuse lors de l'opération (5), préciser la composition des deux phases. Préciser sur un schéma leurs positions relatives.

b. Décrire, avec précision, les différentes étapes de l'utilisation d'une ampoule à décanter.

3. On a obtenu 8,0*10^{-2} mol d'ester. Calculer le rendement de cette synthèse.

En effet, le corrigé donne dans la phase organique du pentan-1-ol et l'ester P et dans la phase aqueuseacide sulfurique et acide éthanoïque.
Or normalement la réaction est totale, et le réactif limitant est le pentan-1-ol donc il devrait rester dans la phase organique simplement anhydride d'acide et l'ester. Et dans la phase aqueuse acide éthanoïque et sulfurique.