Bac Blanc

Avril 2003

Exercice III : 

 Synthèse du salicylate

de méthyle (6 pts)

énoncé et correction

 

    

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Le salicylate de méthyle est employé en parfumerie et comme arôme dans l’alimentation. 

 Il fait partie des matières odorantes les plus importantes et est apprécié aussi en raison de

ses propriétés analgésiques et antipyrétiques.

La synthèse du salicylate de méthyle, procédé utilisé depuis 1886, se fait à partir de l’acide

salicylique et du méthanol.

 Données :

Acide

salicylique

Salicylate

de méthyle

Méthanol

Hydrogénocarbonate

 de potassium

M = 138 g / mol

M = 152 g / mol

M = 32 g / mol

CO2, H2O / HCO3–  

pKA = 6,4

pKA = 3

 

 

θf = 138 ° C

θf = - 8 ° C

 

HCO3 / CO32–  

pKA = 10,3

θeb = 211 ° C

θeb = 223 ° C

θeb = 65 ° C

 

Densité

d = 1,18

Densité

d = 0,79

Densité

d = 1,00

Soluble dans

le méthanol

à chaud

et peu soluble

dans l’eau

Soluble dans

 le méthanol et

insoluble

dans l’eau

 

Acide salicylique  :

I- Synthèse de l’ester

1)-  Écrire l’équation de la réaction de synthèse du salicylate de méthyle et encadrer le

groupement ester.

2)-  Dans un ballon on introduit :

-  41,4 g d’acide salicylique (ou acide 2-hydroxybenzoique) soit n1 = 0,300 mol ;

-  18 g de méthanol soit n2 = 0,560 mol ;

-  1mL d’acide sulfurique concentré.

     Puis on chauffe à reflux.

a)- Donner les légendes qui correspondent à : (1), (2) et (3)

b)- Quel est le rôle de la partie (1)?

c)- Quel moyen utilise-t-on dans cette expérience pour augmenter le rendement ?

3)-  Au bout de deux heures, on élimine l’excès de méthanol par distillation. 

Dans le mélange restant, on ajoute de l’eau et on décante pour séparer l’ester. 

 On lave ensuite plusieurs fois avec une solution diluée d’hydrogénocarbonate de

potassium. 

On termine le lavage à l’eau. Après séchage, on recueille 33,0  g d’ester.

a)- Faire le schéma légendé de la verrerie utilisée  lors du lavage avec la solution

d’hydrogénocarbonate de potassium. 

Quelle précaution faut-il prendre ?

b)- Calculer le rendement de la synthèse. Discuter.

II- Étude cinétique de la réaction

Pour suivre l’évolution de la réaction, on réalise un deuxième montage, identique au

précédent. 

On effectue des prélèvements de 1,00 mL que l’on dose avec une solution d’hydroxyde de

sodium. 

A partir du volume VB de solution d’hydroxyde de sodium versé à l’équivalence,

on calcule la quantité nA d’acide salicylique restant dans la totalité du mélange réactionnel

On obtient les résultats suivants :

t min

0

5

10

15

20

30

45

60

75

90

nA mmol

300

240

193

160

130

92

64

50

50

50

nE mmol

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)-  Écrire l’équation de la réaction de dosage de l’acide salicylique restant.

2)-  Établir la relation donnant la quantité de matière nE d’ester formé à la date t.

Compléter le tableau.

t min

0

5

10

15

20

30

45

60

75

90

nA mmol

300

240

193

160

130

92

64

50

50

50

nE mmol

                   

3)-  Tracer la courbe représentant l’évolution de la quantité d’ester formé nE  en fonction

du temps.

Échelles : 1 cm pour  5 min et 1 cm pour 20 mmol.

 

4)-  Représenter sur le même graphique l’allure de la courbe représentant l’évolution au

cours du temps de la quantité d’ester formé si on réalisait l’estérification sans acide

sulfurique. Justifier.

5)-  Sachant que le volume du mélange réactionnel est V = 70 mL,

déterminer en mmol.L –1.min –1, la vitesse de la réaction aux dates t1 = 20 min

et t2 = 75 min.

6)-  Expliquer l’évolution de la vitesse. A à partir de quelle date peut-on considérer que

l’équilibre est atteint ?

 

III- Étude de l’état d’équilibre

1)-  A partir du tableau des mesures, dresser le tableau d’avancement de la réaction

d’estérification.

2)-  Calculer le quotient de réaction dans l’état initial puis lorsque l’équilibre est atteint.

Montrer que K = 4.

3)-  En déduire le rendement de la réaction si l’on fait réagir 0,300 mol d’acide salicylique

avec 1.00 mol de méthanol ?