V VIDYALAYA · Soutien scolaire
Physique-Chimie3eOrganisation et transformations de la matiereExercices + corrigé

Synthèse d'une espèce chimique — Exercices

Distinguer naturel et synthèse, maîtriser le protocole, identifier un produit.
⏱ ~25 min✎ Calculatrice inutile
1Vrai ou faux/ 4 pts

Indique si chaque affirmation est vraie ou fausse, et justifie ta réponse en une phrase.

  1. L'aspirine de synthèse a une température de fusion différente de celle de l'aspirine extraite naturellement de l'écorce de saule.
  2. Une espèce chimique de synthèse n'existe jamais dans la nature.
  3. La filtration permet de séparer un solide insoluble d'un liquide.
  4. En chromatographie sur couche mince (CCM), deux taches à la même hauteur correspondent à la même espèce chimique.
2Protocole de synthèse de l'aspirine/ 4 pts

Un élève souhaite synthétiser de l'aspirine au laboratoire. Voici quatre opérations réalisées dans le désordre :

  • (A) Il mesure la température de fusion du solide obtenu et la compare à la valeur de référence $T_f = 135\,\text{°C}$.
  • (B) Il chauffe le mélange de réactifs à reflux pendant 15 minutes.
  • (C) Il filtre le solide blanc formé pour le séparer du liquide réactionnel.
  • (D) Il pèse les réactifs et les introduit dans le ballon.
  1. Remets les opérations dans l'ordre chronologique.
  2. À quelle grande étape du protocole de synthèse (réaction, séparation, identification) correspond chacune des opérations ?
3Identification d'un arôme de synthèse/ 4 pts

Un élève synthétise un arôme. Il obtient un liquide incolore d'odeur fruitée et mesure sa température d'ébullition : $T_e = 142\,\text{°C}$. Les données de référence sont :

  • Acétate d'isoamyle : $T_e = 142\,\text{°C}$, odeur de banane.
  • Acétate d'éthyle : $T_e = 77\,\text{°C}$, odeur de solvant.
  • Éthanol : $T_e = 78\,\text{°C}$, odeur d'alcool.
  1. Quelle espèce chimique l'élève a-t-il synthétisée ? Justifie ta réponse à partir des données.
  2. Cette espèce existe-t-elle dans la nature ? Si oui, où la trouve-t-on ?
4Lecture d'un chromatogramme/ 6 pts

On effectue une CCM pour contrôler une synthèse de vanilline. Trois dépôts sont réalisés sur la même plaque :

  • R : vanilline commerciale pure — une tache à 3,2 cm du bas.
  • S : produit de synthèse — deux taches, à 3,2 cm et à 1,8 cm du bas.
  • N : extrait naturel de vanille — une tache à 3,2 cm du bas.
  1. Le produit de synthèse S est-il pur ? Justifie.
  2. La synthèse a-t-elle bien produit de la vanilline ? Justifie.
  3. Que représente la tache à 1,8 cm dans le dépôt S ?
  4. Compare les dépôts R et N. Quelle conclusion en tires-tu sur la vanilline commerciale et la vanilline naturelle ?
Corrigé détaillé
1Vrai ou faux
a) \(\text{Faux.}\) \(\text{Aspirine de synthèse et aspirine naturelle ont la même formule chimique, donc la même }T_f\text{.}\)
b) \(\text{Faux.}\) \(\text{Une espèce de synthèse peut être identique à une espèce naturelle : même formule, mêmes propriétés.}\)
c) \(\text{Vrai.}\) \(\text{Le filtre retient le solide sur sa surface et laisse passer le liquide.}\)
d) \(\text{Vrai.}\) \(\text{La hauteur de migration dans le solvant est caractéristique de chaque espèce chimique.}\)
2Protocole de synthèse de l'aspirine
Ordre \(\text{D} \rightarrow \text{B} \rightarrow \text{C} \rightarrow \text{A}\) \(\text{D : introduction des réactifs — B : chauffage — C : filtration — A : mesure de }T_f\)
Étapes \(\) \(\text{D, B} \rightarrow \text{Réaction} \qquad \text{C} \rightarrow \text{Séparation} \qquad \text{A} \rightarrow \text{Identification}\)
3Identification d'un arôme de synthèse
a) \(T_e^{\text{mesuré}} = 142\,\text{°C, odeur fruitée (banane)}\) \(\text{L'espèce synthétisée est l'acétate d'isoamyle : seule cette espèce présente }T_e = 142\,\text{°C}\text{ et une odeur de banane dans le tableau.}\)
b) \(\) \(\text{Oui. L'acétate d'isoamyle est naturellement présent dans la banane, dont il est responsable de l'arôme caractéristique.}\)
4Lecture d'un chromatogramme
a) \(\text{S présente deux taches distinctes (3,2 cm et 1,8 cm).}\) \(\text{Non. Un produit pur ne donne qu'une seule tache en CCM. S contient au moins deux espèces chimiques : il n'est pas pur.}\)
b) \(\text{Tache de S à 3,2 cm = tache de R à 3,2 cm (même hauteur).}\) \(\text{Oui. L'une des taches de S coïncide avec la référence R : S contient bien de la vanilline.}\)
c) \(\) \(\text{La tache à 1,8 cm correspond à une impureté présente dans S : une autre espèce chimique, formée lors de la réaction et non encore éliminée.}\)
d) \(\text{R et N ont tous deux une tache à 3,2 cm (même hauteur).}\) \(\text{Vanilline commerciale et vanilline naturelle migrent à la même hauteur : ce sont la même espèce chimique, avec les mêmes propriétés.}\)