Aurélie sept 2001
chimie organique

BTS batiment (2000)

étude d'un polymère : le polytétrafluoroéthène

QCM

I étude d'un polymère : le polytétrafluoroéthène : 6 points

 

Le PTFE est un polymère remarquable par ses propriétés de résistance aux acides et aux bases, ainsi qu'à beaucoup de solvants.

Préparation du monomère :

Le monomère du PTFE est le tétrafluoroéthène de formule brute C2F4.

  1. Donner une formule développée de cette molécule.
  2. A partir de la nature des liaisons, expliquer pourquoi cette molécule est polymérisable.
  3. Le tétrafluoroéthène est obtenu par "condensation" d'un corps de formule brute CHF2Cl. Ecrire une formule développée de cette molécule.
  4. Ecrire et équilibrer l'équation bilan de la réaction chimique qui permet d'obtenir C2F4 à partir de CHF2Cl, sachant que le sous produit est du chlorure d'hydrogène.
  5. Calculer la quantité de CHF2Cl nécessaire à l'obtention d'une tonne de C2F4.

Données: Masses molaires (en g. mol-1) : C=12; F=19, CI=35,5 ; H= 1

Etude de la macromolécule.

La macromolécule de polytétrafluoroéthène s'écrit :

1) Le motif du PTFE :
- Quelle est la masse molaire du motif de base du PTFE ?
-Que signifie le n figurant en indice à droite du motif ?

2) Calculer le nombre de motifs pour une macromolécule ayant une masse moyenne de 106 g. mol-1.

corrigé

La molécule posséde une liaison double carbone carbone: de telles molécules peuvent subir assez facilement des réactions d'addition. La nouvelle molécule ( après addition ) posséde encore une liaison double C=C, une nouvelle addition peut donc se produire et ainsi de suite.

2 CF2HCl --> C2F4 + 2HCl

masse molaire de C2F4 : 2*12+4*19 = 100 g/mol

Quantité de matière de C2F4 dans une tonne ou 106 g :

masse (g) / masse molaire (g/mol) = 106 / 100 = 104 mol

d'après les coefficients de l'équation ci dessus:

2 mol de CF2HCl conduisent à 1 mol C2F4

2 104 mol de CF2HCl conduisent à 104 mol C2F4

masse molaire CF2HCl : 12+1+2*19+35,5 = 86,5 g/mol

masse de CF2HCl : 86,5 * 2 104 = 1,73 106 g = 1,73 tonnes.

masse molaire du motif : 2*12+4*19 = 100g/mol

le nombre n est l'indice de polymérisation ou nombre de motifs qui ont conduit à la macromolécule.

 n=106 / 100 = 10000 motifs.

II QCM une seule bonne réponse par question 6 points

  1. Quel est l'hydrocarbure dont la masse molaire est 28 g/mol (C=12 ; H=1 g/mol)
    - C'est un alcane. Son nom est l'éthane.
    - C'est un alcyne. Son nom est l'éthylène.
    - C'est un alcène. Son nom est l'éthylène.
    - - C'est un alcène. Son nom est l'acéthylène.
  2. Quel est le nom de ce composé ?

    - l'éthylpropane
    - 2-méthylbutane
    - pentane
    - 1, 1-diméthylpropane
  3. Une macromolécule d'indice de polymérisation n = 2500 a une masse molaire M = 105 kg.mol-1. Quelle est la masse molaire du monomère ?
    42 g/mol; 0,042 g/mol; 24 g/mol; 2,625.105 kg/ mol
  4. Quelle est la formule du P. V. C
    CH2=CH2
  5. Le pH d'un composé organique de concentration c = 0,5 molL-1 vaut 2,6. Ce composé est :
    - un acide fort
    - une base faible
    - une base faible
    - un acide faible
  6. Les équations-bilan ci-dessous correspondent respectivement aux types de réactions suivants :
    CH4 + 2 02 --> C02 + 2H20
    Addition
    Combustion
    Polymérisation

    Combustion
    C2H4 + C12 --> C2H4Cl2
    Combustion
    Addition
    Substitution

    Addition
    CH4 + C12 --> CH3Cl +HCl
    Polymérisation
    Polymérisation
    Combustion

    Substitution
    Substitution
    Substitution
    Addition

    Polymérisation
corrigé
C2H4 : éthylène masse molaire 28 g/mol.

2-méthylbutane

masse molaire du monomère : 105 000 / 2500 = 42 g/mol

le PVC :

 

si acide fort : pH= -log C = -log 0,5 = 0,3

il s'agit d'un acide faible si la mesure indique pH=2,6.

la dernière colonne du tableau est correcte.

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