Oui
Synthèse organique
Cinétique chimique
Spectroscopie
Sujet Bac Corrigé - Estérification - Bac S Centres étrangers 2013 (ancien programme) - Ex 2 - Corrigé (Physique-chimie)
1 juin 2013
Bac S (ancien programme)
🧪 Exercice de chimie de 8 points, le plus long de l'épreuve : la synthèse de l'éthanoate de butyle, un ester odorant, suivie par titrage. Le sujet officiel et son corrigé détaillé sont gratuits, en PDF.
- La réaction : réactifs, type de réaction, sites donneur et accepteur de doublet et première étape du mécanisme.
- Le protocole : chauffage à reflux, rôle des bains froids, quantité maximale d'ester et principe du titrage par la soude.
- Facteurs cinétiques : lecture des courbes pour la température, le catalyseur et l'excès de réactif, puis multiplicité des signaux en RMN.
Chaque question est corrigée pas à pas, avec les pièges classiques et les méthodes de comparaison des courbes.
✅ Correction
🫣
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L'estérification : synthèse et suivi cinétique d'un ester
Le deuxième exercice du bac S 2013 des centres étrangers est le plus lourd de l'épreuve : 8 points, pour environ 1 h 20. Il étudie la synthèse de l'éthanoate de butyle à partir d'un acide et d'un alcool, puis l'influence de plusieurs paramètres sur cette transformation, suivie par titrage. Il se termine par une question de RMN du proton. C'est un exercice très représentatif de la chimie organique de l'ancien programme.
Partie 1 : la réaction d'estérification
La question 1.1 demande les deux réactifs. Le premier terme du nom de l'ester vient de l'acide, le second de l'alcool : il s'agit de l'acide éthanoïque CH3-COOH et du butan-1-ol. Le piège consiste à inverser les chaînes, ce qui donnerait le butanoate d'éthyle cité dans l'introduction. La question 1.2 fait classer la réaction : c'est une substitution, puisqu'un groupe en remplace un autre.
La question 1.3 porte sur le mécanisme. L'oxygène de l'alcool, porteur de doublets non liants, est le site donneur ; le carbone du groupe carboxyle est le site accepteur. La flèche courbe part toujours du doublet et arrive sur le site accepteur, jamais l'inverse. L'expérience de marquage isotopique confirme que la liaison C-O créée est bien celle que l'on retrouve dans l'ester.
Partie 2 : protocole, titrage et facteurs cinétiques
La question 2.1 fait justifier le montage de chauffage à reflux : chauffer accélère la réaction, le réfrigérant condense les vapeurs sans perte de matière, et le second col du ballon permet les prélèvements. Évitez d'écrire que le réfrigérant refroidit le mélange : il liquéfie seulement les vapeurs. La question 2.2 explique les bains froids et glacés : le froid bloque la réaction avant la date initiale, puis dans chaque prélèvement, par une trempe.
À la question 2.3, on calcule les deux quantités de matière avec n = ρV/M : 0,49 mol d'acide et 0,49 mol d'alcool. Le mélange est stœchiométrique et la quantité maximale d'ester vaut 0,49 mol. Calculer une seule quantité ne suffit pas pour conclure. La question 2.4 justifie le titrage : la soude réagit rapidement et totalement avec l'acide éthanoïque, et la quantité d'ester formée est égale à la quantité d'acide disparue. Pensez à rapporter le dosage du prélèvement de 5 mL au volume total du mélange.
La question 2.5 est la plus formatrice. Pour isoler l'effet d'un paramètre, il faut comparer deux expériences où lui seul change. Les courbes 1 et 3 montrent l'effet de la température, les courbes 1 et 2 celui du catalyseur, et les paliers des courbes 4 et 5, environ 0,33 mol contre 0,41 mol, celui de l'excès d'alcool. Température et catalyseur modifient la vitesse, pas l'état final ; seul l'excès de réactif déplace le palier, qui reste inférieur à 0,49 mol : la transformation est limitée.
Partie 3 : le spectre de RMN
La dernière question applique la règle des (n+1)-uplets aux cinq groupes de protons : singulet, triplet, quintuplet, sextuplet et triplet. Seuls comptent les protons portés par les carbones voisins ; le nombre de protons du groupe lui-même fixe l'intégration, pas la multiplicité.
Conseils pour réussir
Rédigez chaque justification en nommant le paramètre étudié et les deux courbes comparées. Cet exercice mêle connaissances de cours et lecture de graphique : gardez une quinzaine de minutes pour la question 2.5, qui rapporte beaucoup lorsque la méthode de comparaison est explicitée.