Détermination de la formule brute d'un composé organique

A- Rappel :
On donne M(C) = 12 g.mol-1 , M(H) = 1 g.mol-1 et M(O) = 16 g.mol-1
. Détermination de la masse de carbone et d'hydrogène :
Un échantillon de masse m d'un composé organique ne contenant que du
carbone, de l'hydrogène et de l'oxygène donc sa formule brute est
CxHyOz.
. Une mole de CO2 renferme une mole de C
n(C) = n(CO2) sig [pic] sig [pic] sig [pic]
. Une mole de H2O renferme deux moles de H :
n(H) = 2.n(H2O) sig [pic] sig [pic] sig [pic]
. Détermination des pourcentages massiques de carbone et d'hydrogène :
- Pourcentage massique du carbone :
[pic] avec m masse de l'échantillon et m(C) masse du carbone dans
l'échantillon.
- Pourcentage massique de l'hydrogène : [pic]
- Pourcentage massique de l'oxygène : [pic]
. Détermination de la formule brute :
Soit M la masse molaire du composé CxHyOz.
- Une mole du composé renferme x moles de carbone donc la masse du
carbone dans une mole est m(C) = x.M(C) = 12x d'où [pic] sig [pic]
- Une mole du composé renferme y moles d'hydrogène donc la masse
d'hydrogène dans une mole est m(H) = y.M(H) = 1.y d'où [pic] sig
[pic]
B- Aplications directes :
Exercice n° : 1
La combustion complète d'un échantillon d'un hydrocarbure ( ne renferme
que de l'hydrogène et du carbone) de masse m = 0,44 g et de formule brute
CxHy a produit 1,32 g d'un gaz qui trouble l'eau de chaux.
1- Calculer la masse de carbone existant dans 1,32 g de CO2. En déduire le
pourcentage de carbone dans l'échantillon.
2- Déduire le pourcentage d'hydrogène dans l'échantillon.
3- Sachant que la masse molaire de l'hydrocarbure est 44 g.mol-1, Ecrire
une relation entre x et y.
4- En appliquant la règle du pourcentage à une mole, déterminer x et y.
Exercice : 2
L'analyse élémentaire de l'aspirine (est un acide) a donné
la composition centisémale massique : %C=60% ; %H=4,5 et %O=35,5.
Pour déterminer la masse molaire de l'aspirine on réalise les opérations
suivantes :
- On dissout 0,1 g d'aspirine dans 50 mL d'eau.
- On prélève 10 mL de la solution obtenue qu'on dose par une solution de
soude 0,01 M, l'équivalence acido-basique est atteinte pour un volume
de soude versé égal à 11,1 mL.
1- Calculer la masse molaire de l'aspirine.
2- Déterminer la formule brute de l'aspirine.
Exercice : 3
La combustion complète d'un échantillon de masse m d'un composé
organique ne contenant que du carbone et de l'hydrogène (CxHy ) a donné 2,2
g d'un gaz qui trouble l'eau de chaux et 0,9 g d'eau.
1- Calculer la masse de carbone et la masse d'hydrogène contenu dans
l'échantillon. En déduire m.
2- Calculer le pourcentage de carbone et d'hydrogène dans le composé.
3- Sachant que la masse molaire du composé est 70 g.mol-1, Déterminer sa
formule brute.
4- Ecrire l'équation de la réaction de combustion.
5- Calculer le volume de dioxygène nécessaire à cette combustion.
C- Exercices de synthèse :
Exercice 1 :
La combustion complète d'un échantillon d'acide butyrique (A) de masse
m=1,35g fournit 2,7g de dioxyde de carbone CO2 et 1,1g d'eau.
1°) Calculer la masse de carbone, d'hydrogène et d'oxygène contenue dans
cet échantillon.
2°) a- En déduire la composition massique centésimale (pourcentage de
carbone, d'hydrogène et d'oxygène) b- Montrer que la formule brute de (A) est
C4H8O2 , sachant que sa masse molaire est M=88g. mol-1.
3°) Une solution aqueuse (S) est obtenue en
faisant dissoudre 0,44mole d'acide butyrique (acide faible) dans 500mL
d'eau, son pH est égal à 3,9. a- Rappeler la définition d'un acide de Bronsted.
b- Montrer que cet acide est faible.
c- Ecrire l'équation chimique de la réaction de cet acide dans l'eau
d- Quels sont les couples acide base mis en jeu ?
On donne : MH = 1 g.mol -1 ; MC = 12 g.mol -1 ; MO = 16
g.mol -1 ,
Exercice 2
Un hydrocarbure aliphatique CxHy gazeux de composition massique 88.9% en
carbone.
1/ a- Exprimer la masse molaire M du composé en fonction de x et y. On
donne MH = 1g.mol-1,
MC = 12g.mol-1
b- Montrer que x et y sont liés par la relation : 2y=3x.
2/ Ecrire l'équation de la réaction de combustion complète de cet
hydrocarbure.
3/ Sachant que la combustion complète de 0.24 L de cet hydrocarbure
nécessite 1.32 L de dioxygène.
a- Déterminer la formule brute de cet hydrocarbure.
b- Déterminer les formules semi développées et les noms des isomères
de cet hydrocarbure.
c- Calculer la masse de la vapeur d'eau dégagée au cours de la combustion
complète d'une masse m=27g de cet hydrocarbure.
On donne : MH=1g.mol-1 ; MO=16g.mol-1 ; MC=12g.mol-1 ; VM=24L.mol-1
Exercice 3 On veut déterminer la formule brute d'une substance liquide (A)
composée uniquement des éléments carbone, hydrogène et oxygène.
Citer une expérience simple permettant de mettre en évidence les
éléments carbone et hydrogène dans la substance (A).
On vaporise un échantillon de (A) de masse m=1,48 g, le gaz obtenu
occupe un volume v=0,48 L dans les conditions où le volume molaire
est 24 L.mol-1. Calculer :
La quantité de matière de gaz obtenu.
La masse molaire de (A).
Pour déterminer la composition centisémale de la substance (A) on
réalise la combustion complète de l'échantillon précèdent, on
remarque que la masse du dioxyde de carbone dégagé est [pic]= 3,52 g
et que le volume de la vapeur d'eau dégagée est [pic] =2,4 L dans les
conditions où le volume molaire est 24 L.mol-1.
Calculer la masse et le pourcentage de carbone et d'hydrogène dans
l'échantillon.
En déduire le pourcentage d'oxygène dans l'échantillon.
Déterminer la formule brute de la substance (A).
Ecrire l'équation de la réaction de combustion de (A). a- Calculer le volume nécessaire de dioxygène à cette combustion.
1- Déterminer la formule semi développée, la classe et le nom de chaque
isomère des alcools de formule brute C4H100. -----------------------
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