Correction. - Physique

Parce qu'il le vaut bien ! (10 points). Correction.



1. Monsieur Morin n'utilise pas un shampoing ordinaire, il le
fabrique.



1. Formules brutes des acides oléique et palmitique : C18H34O2
et C16H32O2
2. Equation associée à la transformation entre ces acides et le
glycérol :




+ 3 R-COOH = + 3 H2O








1.3. On obtient un triseter et de l'eau.
4. Cette transformation est lente et limitée.
5. Il doit utiliser de la potasse pour obtenir un savon mou.
6. Cette transformation est lente et totale.
7. Il s'agit d'une saponification.
1.

a) Montage à reflux et filtration sur Büchner.

b) L'eau salée permet de faire précipité le savon obtenu car il est
peu soluble dans l'eau salée.

c) (a) : Réfrigérant à boules ; (b) : ballon ; (c) : chauffe-ballon.
l'élément (a) sert à recondenser les vapeurs et ainsi d'éviter des
pertes de produits ou de réactifs.

d) La pierre ponce sert à réguler l'ébullition.

e) On opère à chaud pour accélérer la réaction.


2. Étude quantitative

a) Equation :


C17H33 - CO - O - CH2

C17H33 - CO - O - CH + 3 K+ OH- = 3 C17H33 - COO- K+
+

C17H33 - CO - O - CH2




Produits obtenus : (1) : oléate de potassium ; (2) : glycérol

b)

| |Oléine |Hydroxyde de |Produit 1 |Produit 2 |
| | |potassium | | |
|Quantité de matière |2,0 [pic]10-2 |5,0 [pic]10-2 |0 |0 |
|dans l'état initial | | | | |
|(en mol) | | | | |
|Quantité de matière en|2,0 [pic]10-2 |5,0 [pic]10-2 |3x |x |
|cours de |- x |- 3x | | |
|transformation (en | | | | |
|mol) | | | | |
|Quantité de matière |2,0 [pic]10-2 |5,0 [pic]10-2 |3xmax |xmax |
|dans l'état final (en |- xmax |- 3xmax | | |
|mol) | | | | |

5,0 [pic]10-2 - 3xmax = 0 alors xmax = 1,7 [pic]10-2 mol Le
réactif limitant est l'hydroyde de potassium




c) Le rendement de la réaction est égale à [pic]
Calculons xf xf = [pic]3,4 [pic]10-2 mol
Rendement = [pic]68%
3. Etude cinétique.


1. Vitesse volumique de réaction : [pic] v s'exprime dans cet
exercice en
mmol.min-1.L-1


2. Méthode graphique : on détermine la valeur du coefficient
directeur que l'on divise
par le volume.


3. La vitesse diminue au cours de la transformation chimique.
Le facteur cinétique mis en
jeu est la concentration des réactifs qui diminue au cours
du temps.


4. Le temps de demi-réaction est la durée nécessaire pour
atteindre [pic].
Dans la question 1.8.2 on a trouvé xmax = 1,7 [pic]10-2 mol
soit 17 mmol.
On détermine la date correspondant à [pic] soit 8,5 mmol,
et on trouve t1/2 = 20 min.
5. A plus basse température, on obtient une courbe traduisant
une évolution plus
lente de la tranbsformation, mais dont l'état final n'est
pas modifié.















1. Monsieur Morin n'utilise pas l'eau du robinet pour se laver les cheveux,
il utilise une eau de source en bouteille !


1. Une eau dure est une eau riche en ion calcium Ca2+ et
magnésium Mg2+
2. Il doit choisir une eau douce (eau d'Evian) car l'eau
d'Hépar est très riche en ions
calcium Ca2+ et magnésium Mg2+ qui forment des liaisons
entre les molécules de savons
et diminuent ainsi leurs pouvoir détergent.


2. Monsieur Morin utilise un tonifiant pour ses cheveux : le vinaigre !



3.a - Equation CH3COOH + H2O = CH3COO- + H3O+
3.b - Qr,eq = KA = [pic]= 10-pKa = 10-4,75 = 1,78 [pic]10-5


3.c - Tableau d'avancement de la réaction :

| | CH3COOH(aq) + H2O(l) = |
| |CH3COO-(aq) + H3O+ |
|Etat initial |n0 = c.V | | | |
|(mol) |n0 = 1,00.10-2(1,0 =|Beaucoup |0 |0 |
| | | | | |
| |1,00 [pic]10-2 | | | |
|Etat | | | | |
|intermédiaire |1,00 [pic]10-2 - x |Beaucoup |x |x |
|Etat final |nf = 1,00.10-2 - xf | | |xf = |
| |= 1,00.10-2 - 3,98 |Beaucoup |xf = |[H3O+]f.V |
| |[pic]10-4 | |3,98.10-4 |= 10-pH.V |
| |= 9,60 [pic]10-3 | | |= |
| | | | |10-3,40(1,0 |
| | | | |= 3,98 |
| | | | |[pic]10-4 |

( = [pic]= [pic]= 10-1,40 = 3,98 [pic]10-2 = 3,98 %
La transformation de l'acide éthanoïque avec l'eau n'est pas totale, elle
est limitée.


3.d - ( = ((H3O+).[H3O+] + ((CH3COO-).[CH3COO-]

On a [H3O+] = [CH3COO-] alors ( = (((H3O+) + ((CH3COO-)).[H3O+]
[H3O+] = [pic] = [pic]
[H3O+] = 3,97 [pic]10-1 mol.m-3 = 3,97 [pic] 10-4 mol.L-1
pH = - log [H3O+] = 3,40
-----------------------
[pic]

[pic]

[pic]

[pic]