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Contrôle commun N° 01 |
Correction |
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Exercice
1 : l’acétate de linalyle
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L’acétate de linalyle est une espèce chimique utilisée en parfumerie.
On la trouve dans l’huile essentielle de lavande ;
on peut aussi la synthétiser. |
I- Extraction à partir des fleurs de lavande.
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Dans un ballon, on introduit de l’eau et des fleurs de lavande, puis on réalise une hydrodistillation. Le distillat obtenu contient deux phases :
La phase aqueuse et la phase organique
contenant de l’acétate de linalyle. |
1)- Faire un schéma légendé du dispositif permettant de réaliser l’hydrodistillation.
- Schéma légendé de l’hydrodistillation :
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1. chauffe-ballon
2. Eau en ébullition
3. Thermomètre
4. réfrigérant à eau
5. Arrivée et sortie de l’eau
6. Eprouvette graduée
7. Fleur de lavande
8. Huile essentielle de lavande Ou essence de lavande |
2)- Quel test chimique permet d’identifier la phase aqueuse ?
- Le test chimique :
test au sulfate de cuivre anhydre.
- Lorsque l’on met en
contact la phase aqueuse avec du sulfate de cuivre anhydre, de couleur
blanche, celui-ci prend une teinte bleue.
- C’est le test
caractéristique de l’eau.
3)- La densité de l’acétate de linalyle est d = 0,89. Dans le distillat où se situe l’acétate de linalyle ?
Justifier votre réponse. Faire un schéma légendé de l’éprouvette graduée contenant le distillat.
- La densité de
l’acétate de linalyle étant plus faible que celle de l’eau, l’acétate de
linalyle se situe au-dessus de la phase aqueuse.
- L’acétate de
linalyle constitue la phase supérieure.
- Schéma de
l’éprouvette :
4)- Le volume de l’acétate de linalyle obtenu est V = 2,4 mL. Déterminer la valeur de sa masse m.
- Valeur de la masse
m de
l’acétate de linalyle:
- m
=
µ
.V
- m
=
µeau
.
d
.
V
- m
= 0,89
× 1,0
× 2,4
-
m
≈
5)- Quelle autre technique d’extraction connaissez-vous ?
- On peut utiliser
l’extraction par un solvant ou l’extraction liquide-liquide.
II- Synthèse de l’acétate de linalyle.
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Dans un ballon introduire un volume V1 = 5,0 mL de linalol et un volume V2 =10,0 mL d’anhydride acétique. Ajouter au mélange quelques grains de pierre ponce puis placer le ballon dans un montage de chauffage à reflux. On chauffe à ébullition douce pendant une durée de 20 min puis on laisse refroidir. Le contenu du ballon est ensuite introduit dans une ampoule à décanter dans laquelle on ajoute environ 100 mL d’une solution de chlorure de sodium (eau salée).
On agite et on laisse reposer. Deux phases apparaissent alors. |
1)- Faire un schéma légendé du dispositif permettant de réaliser un chauffage à reflux.
- Chauffage à
reflux :
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1)- réfrigérant à eau 2)- ballon 3)- chauffe-ballon 4)- sortie de l’eau 5)- arrivée de l’eau 6)- mélange réactionnel 7)-
support |
2)- Quel est le rôle de l’ampoule à décanter ?
- L’ampoule à
décanter permet de séparer deux liquides non miscibles.
3)- Pourquoi a-t-on ajouté une solution de chlorure de sodium (eau salée) ?
- L’acétate de
linalyle est moins soluble dans l’eau salée que dans l’eau distillée.
- L’addition d’eau
salée permet de mieux séparer l’acétate de linalyle des autres espèces
chimiques présentes dans l’ampoule à décanter.
III- Identification.
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Afin d’identifier le produit obtenu lors de la synthèse, on réalise une chromatographie sur couche mince.
L’éluant est
constitué d’un mélange de cyclohexane et d’éther éthylique.
Le document ci-dessous reproduit les pictogrammes présents
sur
les flacons des deux solvants. |
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Le cyclohexane |
Éther éthylique |
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1)- Indiquer la signification de chaque pictogramme. - Cyclohexane : - inflammable,
corrosif et irritant ou nocif. - Éther éthylique : - inflammable,
irritant ou nocif. Sur la phase fixe (plaque de silice) on réalise trois dépôts : - Dépôt A : linalol - Dépôt B : acétate de linalyle - Dépôt P : produit synthétisé. On obtient le chromatogramme ci-contre 2)- Quel est le rôle de l’éluant ? - Rôle de
l’éluant : - Il permet
d’extraire ou de séparer les espèces chimiques
contenues dans le dépôt le long
de la phase fixe. Qu’appelle-t-on front du solvant ? - Le front du
solvant est le niveau de l’éluant en fin de
chromatographie. 3)- Interpréter ce chromatogramme. - Dépôt A : - Une seule
tache, on est en présence d’un corps pur, le
linalol. - Dépôt B : Une seule tache, on
est en présence d’un corps pur,
l’acétate de linalyle - Dépôt P : - Deux taches,
on est en présence d’un mélange de
linalol et d’acétate de linalyle. Calculer le rapport frontal Rf
de l’acétate de linalyle : - Rapport frontal Rf
de l’acétate de linalyle : 4)- Pour quelle raison, les industriels qui utilisent l’acétate de linalyle préfèrent-ils utiliser l’acétate de linalyle de synthèse ? - Cela revient moins cher de
synthétiser l’acétate de linalyle
que de l’extraire des fleurs de lavande. 5)- À la température θ = 20 ° C,
l’acétate de linalyle est liquide. Que peut-on dire de sa température de fusion θfus ? - A θ =
20 ° C, l’acétate de linalyle est liquide, on en déduit
que sa température de fusion θfus
< 20 ° C |
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IV- Les atomes.
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Un atome de magnésium Mg
est défini par les nombres
Z = 12 et
A = 26. |
1)- Donner le symbole de son noyau et préciser la constitution de l’atome.
- Symbole du noyau de
l’atome de magnésium :
- L’atome comprend 12
protons, 14 neutrons et 12 électrons car un atome est électriquement neutre.
- Le nombre de
protons est égal au nombre d’électrons
2)- Calculer la masse mnoy du noyau, sachant que la masse d’un nucléon mn = 1,67 × 10 – 27 kg.
- mnoy
= A .
m
n
- mnoy
= 26
×
1,67
× 10 – 27
- mnoy
= 4,3
× 10 –
3)- En déduire la valeur de la masse de l’atome m Mg. Justifier votre réponse.
- Valeur de la masse de l’atome mMg : mMg ≈ mnoy = 4,3 × 10 – 26 kg
- La masse des
électrons est négligeable celle des nucléons.
- On peut négliger la
masse des électrons dans le calcul de la masse de l’atome.
4)- On considère les atomes définis par les couples (Z, A) suivants : (12, 24) et (12, 25). Que peut-on dire de ces deux atomes ?
- Ces deux atomes ont
le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons :
- Ce sont des atomes
isotopes.
5)- La charge d’un ion magnésium est égale à + 2 e. Quel est le symbole de cet ion ?
- Symbole de l’ion :
il porte deux charges positives :
Mg
2+.
Exercice
2 : Pour bien mesurer.
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Un observateur situé à la distance D d’un immeuble désire mesurer sa hauteur H. Il commence par mesurer la distance D qui le sépare de l’immeuble à l’aide d’un sonar.
La durée d’un
aller – retour des ultrasons est
Δt = 0,353 s.
On indique que la vitesse de déplacement des ultrasons dans
l’air est v = |
1)- Calculer la valeur de la distance D.
- Valeur de la
distance D :
-
Pour mesurer la hauteur
H de l’immeuble, l’observateur tient à bout de bras
une
règle graduée verticale avec laquelle il vise l’immeuble.
La distance entre sa règle est l’œil est
d =
Il constate que
le bas et le haut de l’immeuble coïncident avec
deux points de
la règle distant de h
=
2)- Faire un schéma
légendé faisant apparaître les rayons lumineux qui permettent de faire la
visée.
-
Schéma
légendé :
3)- Donner
l’expression de la hauteur H
de l’immeuble en fonction des autres grandeurs. Justifier cette expression.
- Les droites (AA’)
et (BB’)
sont parallèles.
- D’après le théorème
de Thalès, on peut écrire la relation suivante :
-
4)- Calculer la
valeur de la hauteur
H
- Valeur de la
hauteur
H :
-
5)- Sachant que dans
cet immeuble, la hauteur d’un étage est
ℓ
=
- Valeur du nombre
d’étages :
-
6)- Pour vérifier la
valeur de la hauteur
H,
l’observateur mesure le diamètre apparent
a sous lequel il voit l’immeuble.
a)-
Faire un schéma légendé de la situation.
- Schéma :
b)- Quelle valeur doit-il trouver pour
α ?
- Valeur de l’angle
α :
-
Exercice
3 : Mouvement d’un mobile
L’enregistrement ci-dessous représente la position d’un point
dans un référentiel terrestre à intervalles de temps égaux
τ =
20 ms.
1)- Calculer la
valeur de la vitesse moyenne de ce point entre les instants
t12 et
t24.
- Valeur de la
vitesse moyenne de ce point entre les instants t12
et t24
-
2)- Calculer la
valeur de la vitesse instantanée à la date
t16. Préciser la méthode utilisée.
- Valeur de la vitesse instantanée à la date
t16
-
- Pour calculer la
valeur de la vitesse à un instant donné,
- on calcule la valeur de la vitesse
moyenne pendant un intervalle de temps très court
- encadrant l’instant
considéré.
3)- Que peut-on dire
du mouvement du point entre les positions
M0 et
M11, entre les positions
M12 et
M18, puis entre
M18 et
M24 ?
- Entre les positions
M0
et
M11,
le mouvement du mobile est circulaire uniforme.
- La trajectoire est
un arc de cercle et le mobile parcourt des distances égales pendant des
durées égales.
- Entre les positions
M12
et
M18,
le mouvement du mobile est rectiligne uniforme.
- Les points sont
alignés et le mobile parcourt des distances égales pendant des durées
égales.
- Entre les positions
M18
et
M24,
le mouvement du mobile est rectiligne varié (retardé).
- Les points sont
alignés et le mobile parcourt des distances de plus en plus petites pendant
des durées égales.
F
