Pondichéry 2004

Chimie : Enoncé

 

    

Correction

 

Exercice II. FABRICATION PUIS TITRAGE DE L'ASPIRINE (6 points)

1 - Étude d'une estérification.

2 - Synthèse de l'aspirine.

3 - Titrage de l'aspirine.

 

1 - Étude d'une estérification

On considère une réaction d'estérification entre un acide carboxylique de

formule RCOOH et un alcool R'CH2OH

A l'instant t = 0, on mélange 0,20 mol d'acide et 0,20 mol d'alcool. 

On effectue la réaction d'estérification en présence d'acide sulfurique à l'aide

d'un chauffage à reflux .

1.1. Écrire l'équation chimique correspondant à l'estérification.  

1.2. On définit l'avancement x de la réaction par la quantité de matière

d'ester formé au cours du temps.

Remplir la ligne concernant l'état intermédiaire dans

le tableau d'avancement représenté en annexe 3.  

Équation

R―COOH

+ R―CH2OH

=

Ester

+ H2O

état

Avancement

(mol)

Quantités de matières (mol)

 

R―COOH

R―CH2OH

 

Ester

H2O

État initial

x = 0

0,20

0,20

 

0

0

État

intermédiaire

x

État

d’équilibre

x = xeq

1.4. Quel serait l'avancement xmax en fin de réaction si celle-ci était totale ?  

1.5. L'expérience donne un avancement xeq  = 0,13  mol d'ester à l'équilibre.

 Compléter le tableau. Calculer le rendement ρ de cette réaction. 

Rendre avec la copie la feuille comportant le tableau (Annexe 3).  

 

2 - Synthèse de l'aspirine

On prépare l'aspirine à partir de l'acide salicylique qui porte

un groupement  ― OH (fixé sur le cycle benzénique) et peut,

comme un alcool, subir une estérification.

Pour avoir un meilleur rendement, au lieu d'un acide carboxylique,

on utilise un anhydride d'acide.

Dans un erlenmeyer, on introduit 5,00 g d'acide salicylique.

7,0 mL d'anhydride et 5 gouttes d'acide sulfurique. 

Ce mélange est chauffé à reflux à 60 ° C pendant 20 minutes

avec agitation.

On retire l'erlenmeyer du bain-marie et, avec précaution, on ajoute

environ 50 mL d'eau distillée froide par le haut du réfrigérant ;

On place l'erlenmeyer dans de l'eau glacée.

L'aspirine formée précipite : elle est ensuite filtrée sur büchner.

Pour purifier cette aspirine, on effectue une recristallisation dans

un mélange eau-alcool. 

Pour cela, on dissout les cristaux dans 10 mL d'éthanol à 95 °

en chauffant au bain-marie. 

Après dissolution complète, on ajoute 30 mL d'eau chaude. 

On laisse ensuite refroidir à température ambiante puis dans

la glace : l'aspirine précipite. 

On filtre et on sèche à l'étuve les cristaux obtenus.

Le produit sec est pesé : sa masse est de 4,20 g.

L'anhydride d'acide utilisé est noté A. L'équation de la réaction

 de synthèse de l'aspirine est de la forme  

2.1 - Préciser la formule semi-développée de l'anhydride A utilisé dans

l'équation ci-dessus et donner son nom.

2.2 - Dessiner et légender le montage de chauffage à reflux .  

Montage : le chauffage à reflux :  

 

2.3 - Déterminer le réactif limitant (consulter les données).  

2.4 - Calculer la masse d'aspirine obtenue si le rendement était de 100 %.

 Calculer le rendement effectif de cette réaction.  

Données

 Nom

Masses molaires

g / mol

Acide salicylique

138

l'anhydride A

102

l'aspirine

180

Densité de l'anhydride A : 1,08

3 - Titrage de l'aspirine

On prélève 1,00 g de l'aspirine fabriqué précédemment et on en effectue

un titrage indirect :

On réalise l'hydrolyse de l'ester par un excès de soude puis les ions HO

restants sont titrés à l'aide d'une solution d'acide chlorhydrique.

Dans un erlenmeyer, on place 1,00 g d'aspirine, on ajoute

un volume  V0 = 20,0 mL d'une solution d'hydroxyde de sodium

de concentration C0  = 1,00 mol / L et environ 20 mL d'eau. 

L'ensemble est chauffé sous reflux pendant 10 minutes.

La solution obtenue est appelée S1.

L'équation de la réaction correspondante est :  

Après refroidissement, le contenu de l'erlenmeyer est versé dans une

fiole jaugée de 250 mL. 

De l'eau distillée est versée jusqu'au trait de jauge : soit S2 la solution obtenue. 

A l'aide d'une pipette jaugée, on prélève 10,0 mL de solution S2 que l'on verse

 dans un bécher. 

On ajoute quelques gouttes de phénolphtaléïne . 

On effectue le titrage des ions HO  en excès de S2  par une solution

d'acide chlorhydrique de concentration  C1 = 5,00 x 10 – 2 mol / L .

Le  volume versé à l'équivalence est V1 = 7,4 mL.

3.1. Calculer la quantité de matière n0 d'ions HO  ajoutés à l'aspirine pour

 fabriquer S1.  

3.2. Écrire l'équation de la réaction de titrage.  

3.3. Calculer la quantité de matière n2 d'ions HO  titrés par l'acide

 chlorhydrique. 

En déduire la quantité de matière n2 d'ions HO  en excès dans la solution S1.  

3.4. Calculer la quantité de matière nasp puis la masse d'aspirine initialement

 présentes dans la solution S1.  

3.5. Comparer 1a valeur trouvée à la valeur attendue. Justifier l'écart observé.