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On
dispose d'un monoalcool liquide noté A dont la chaîne carbonée est
saturée et non cyclique. Pour identifier cet alcool, on réalise les
trois manipulations suivantes.
Manipulation 1
: un pycnomètre est une fiole jaugée de grande précision qui perme t de
déterminer la densité d'un liquide à une température donnée. Sur la
balance de précision on réalise les trois pesées suivantes :
- pycnomètre rempli de l'alcool A jusqu'au trait de jauge mA = 31,46 g.
- pycnomètre rempli d'eau distillée A jusqu'au trait de jauge mE = 34,34 g.
- pycnomètre vide et sec mS=19,34 g.
Manipulation 2
: on réalise la combustion complète dans un excès de dioxygène d'un
volume V = 15,0 mL de l'alcool A.Un tube absorbeur contenant de
l'hydroxyde de potassium permet de déterminer la masse de dioxyde de
carbone formé ; m(CO2) =28,8 g.
Manipulation 3
: l'oxydation ménagée d'un volume V = 15,0 mL de l'alcool A par une
solution aqueuse de permanganate de potassium acidifiée par de l'acide
sulfurique conduit à la formation d'un produit organique B. La réaction
est totale et les ions permanganate sont introduits en excès. A la fin
de l'expérience on procède à deux tests :
- test à la 2,4-DNPH : on observe la formation d'un précipité jaune-orangé.
- test à la liqueur de Fehling : aucun résultat.
Déterminer l'expression de la densité de l'alcool en fonction de mA, mE et mS. Calculer la densité d.
Densité d'un liquide = masse d'un certain volume du liquide divisée par la masse du même volume d'eau.
d = (mA-mS) / (mE-mS) =(31,46-19,34) / (34,34-19,34) = 12,12 / 15,00 = 0,808.
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Calculer la masse molaire de l'alcool A.
Formule brute de A : Cn H2n+2O.
M = 12 n + 2n+2 + 16 = 14 n + 18 g/mol avec n entier.
Quantité de matière de CO2 obtenue : n(CO2) =28,8 / M(CO2) = 28,8 / 44 = 0,6545 mol.
Quantité de matière correspondante d'alcool : n(CO2) / n = 0,6545 / n mol.
Masse d'alcool contenue dans V = 15,0 mL : m = 15,0 *0,808 = 12,12 g.
par suite : 0,6545 / n = 12,12 / (14 n + 18) ; (14 n + 18)*0,6545 = 12,12 n.
14 n + 18 = 18,52 n ; n ~ 4.
M = 14*4 +18 = 74 g/mol.
En déduire la formule semi-développée de l'acool et son nom.
Un test négatif à la liqueur de Fehling et positif à la 2,4-DNPH
identifie une cétone ; un alcool secondaire conduit par oxydation
ménagée à une cétone.
H3C-CH2-CH(OH)- CH3, butan-2-ol.
Calculer la masse d'eau formée lors de l'oxydation de l'alcool A.
C4H10O + 6,5 O2 --> 4 CO2 + 5 H2O.
A partir de 0,6545 / 4 = 0,1636 mol d'alcool on obtient 5*0,1636 =0,819 mol d'eau.
Masse d'eau : 0,818*18 =14,7 g.
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Calculer la masse de produit B obtenu lors de l'oxydation ménagée de A.
Oxydation de l'alcool : 5 fois { C4H10O = C4H8O + 2H+ + 2e- }.
Réduction de l'ion permanganate : 2 fois { MnO4-+8H++5e- = Mn2+ + 4H2O }.
2MnO4-+16H++10e- +5C4H10O = 2Mn2+ + 8H2O +5C4H8O + 10H+ + 10e-.
Simplifier : 2MnO4-+6H+ +5C4H10O = 2Mn2+ + 8H2O +5C4H8O.
A partir de 0,1636 mol d'alcool on obtient 0,1636 mol de B.
M (B) =4*12+8+16 = 72 g/mol.
m(B) = 0,1636 *72 =11,8 g.
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