Contrôle commun  N° 01

L'acétate de linalyle.

Pour bien mesurer.

Mouvement d'un mobile.

Correction

 

 

 

 

 Exercice 1 : l’acétate de linalyle

L’acétate de linalyle est une espèce chimique utilisée en parfumerie.

On la trouve dans l’huile essentielle de lavande ; on peut aussi la synthétiser.

  

I- Extraction à partir des fleurs de lavande.

Dans un ballon, on introduit de l’eau et des fleurs de lavande,

puis on réalise une hydrodistillation.

Le distillat obtenu contient deux phases :

la phase aqueuse et la phase organique contenant de l’acétate de linalyle.

 

1)- Faire un schéma légendé du dispositif permettant de réaliser l’hydrodistillation.

-  Schéma légendé de l’hydrodistillation :

1. chauffe-ballon

2. Eau en ébullition

3. Thermomètre

4. réfrigérant à eau

5. Arrivée et sortie de l’eau

6. Eprouvette graduée

7. Fleur de lavande

8. Huile essentielle de lavande

Ou essence de lavande

2)- Quel test chimique permet d’identifier la phase aqueuse ?

-  Le test chimique : test au sulfate de cuivre anhydre.

-  Lorsque l’on met en contact la phase aqueuse avec du sulfate de cuivre anhydre, de couleur blanche, celui-ci prend une teinte bleue.

-  C’est le test caractéristique de l’eau.

3)- La densité de l’acétate de linalyle est d = 0,89. Dans le distillat où se situe l’acétate de linalyle ?

Justifier votre réponse. Faire un schéma légendé de l’éprouvette graduée contenant le distillat.

-  La densité de l’acétate de linalyle étant plus faible que celle de l’eau, l’acétate de linalyle se situe au-dessus de la phase aqueuse.

-  L’acétate de linalyle constitue la phase supérieure.

-  Schéma de l’éprouvette :

4)- Le volume de l’acétate de linalyle obtenu est V = 2,4 mL. Déterminer la valeur de sa masse m.

-  Valeur de la masse m de l’acétate de linalyle:

-  m  = µ .V

-  m  = µeau . d . V

-  m  = 0,89 x 1,0 x 2,4

-  m  ≈ 2,1 g

5)- Quelle autre technique d’extraction connaissez-vous ?

-  On peut utiliser l’extraction par un solvant ou l’extraction liquide-liquide.

II- Synthèse de l’acétate de linalyle.

Dans un ballon introduire un volume V1 = 5,0 mL de linalol et un

 volume V2 =10,0 mL d’anhydride acétique.

 Ajouter au mélange quelques grains de pierre ponce puis placer le ballon

dans un montage de chauffage à reflux.

 On chauffe à ébullition douce pendant une durée de 20 min puis on

laisse refroidir.

Le contenu du ballon est ensuite introduit dans une ampoule à décanter

 dans laquelle on ajoute environ 100 mL d’une solution de chlorure de

 sodium (eau salée).

On agite et on laisse reposer. Deux phases apparaissent alors.

  

1)- Faire un schéma légendé du dispositif permettant de réaliser un chauffage à reflux.

-  Chauffage à reflux :

1)- réfrigérant à eau

2)- ballon

3)- chauffe-ballon

4)- sortie de l’eau

5)- arrivée de l’eau

6)- mélange réactionnel

7)- support

 

2)- Quel est le rôle de l’ampoule à décanter ?

-  L’ampoule à décanter permet de séparer deux liquides non miscibles.

3)- Pourquoi a-t-on ajouté une solution de chlorure de sodium (eau salée) ?

-  L’acétate de linalyle est moins soluble dans l’eau salée que dans l’eau distillée.

-  L’addition d’eau salée permet de mieux séparer l’acétate de linalyle des autres espèces chimiques présentes dans l’ampoule à décanter.

III- Identification.

Afin d’identifier le produit obtenu lors de la synthèse,

on réalise une chromatographie sur couche mince.

L’éluant est constitué d’un mélange de cyclohexane et d’éther éthylique.

Le document ci-dessous reproduit les pictogrammes présents

sur les flacons des deux solvants.

 

  F   X i

Le cyclohexane

 F X i

Éther éthylique

1)- Indiquer la signification de chaque

 pictogramme.

-  Cyclohexane :

-  inflammable, corrosif et irritant ou nocif.

-  Éther éthylique :

-  inflammable, irritant ou nocif.

Sur la phase fixe (plaque de silice)

on réalise trois dépôts :

- Dépôt A : linalol

- Dépôt B : acétate de linalyle

- Dépôt P : produit synthétisé.

On obtient le chromatogramme ci-contre

2)- Quel est le rôle de l’éluant ?

-  Rôle de l’éluant : 

-  Il permet d’extraire ou de séparer

les espèces chimiques contenues

dans le dépôt le long de la phase fixe.

Qu’appelle-t-on front du solvant ?

-  Le front du solvant est le niveau de

l’éluant en fin de chromatographie.

3)- Interpréter ce chromatogramme.

-  Dépôt A :

-  Une seule tache, on est en présence

d’un corps pur, le linalol.

-  Dépôt B :

Une seule tache, on est en présence

d’un corps pur, l’acétate de linalyle

-  Dépôt P :

Deux taches, on est en présence

d’un mélange de linalol et

d’acétate de linalyle.

Calculer le rapport frontal Rf de

l’acétate de linalyle :

-  Rapport frontal Rf de l’acétate de linalyle :

 rapport frontal

4)- Pour quelle raison, les industriels qui

utilisent l’acétate de linalyle préfèrent-ils

 utiliser l’acétate de linalyle de synthèse ?

-  Cela revient moins cher de synthétiser

l’acétate de linalyle que de l’extraire des

fleurs de lavande.

5)- À la température θ = 20 ° C, l’acétate de

 linalyle est liquide. Que peut-on dire de sa

 température de fusion θfus ?

  -  A θ = 20 ° C, l’acétate de linalyle est

liquide, on en déduit que sa température

de fusion θfus < 20 ° C

 

IV- Les atomes.

Un atome de magnésium Mg est défini par les nombres Z = 12 et A = 26.

 

1)- Donner le symbole de son noyau et préciser la constitution de l’atome.

-  Symbole du noyau de l’atome de magnésium : symbole du noyau de l'atome de magnésium

-  L’atome comprend 12 protons, 14 neutrons et 12 électrons car un atome est électriquement neutre.

-  Le nombre de protons est égal au nombre d’électrons

2)- Calculer la masse mnoy du noyau, sachant que la masse d’un nucléon mn = 1,67 x 10 – 27 kg.

-  mnoy A . m n

-  mnoy =  26 x 1,67 x 10 – 27

-  mnoy =  4,3 x 10 26 kg  

3)- En déduire la valeur de la masse de l’atome m Mg. Justifier votre réponse.

-  Valeur de la masse de l’atome mMg : mMg ≈ mnoy  = 4,3 x 10 – 26 kg

-  La masse des électrons est négligeable celle des nucléons.

-  On peut négliger la masse des électrons dans le calcul de la masse de l’atome.

4)- On considère les atomes définis par les couples (Z, A) suivants : (12, 24) et (12, 25). Que peut-on dire de ces deux atomes ?

-  Ces deux atomes ont le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons :

-  Ce sont des atomes isotopes.

5)- La charge d’un ion magnésium est égale à + 2 e. Quel est le symbole de cet ion ?

-  Symbole de l’ion : il porte deux charges positives : Mg 2+.

 Exercice 2 : Pour bien mesurer.

Un observateur situé à la distance D d’un immeuble désire mesurer sa hauteur H.

Il commence par mesurer la distance D qui le sépare de l’immeuble à l’aide d’un sonar.

La durée d’un aller – retour des ultrasons est Δt = 0,353 s.

On indique que la vitesse de déplacement des ultrasons dans l’air est v = 340 m / s.

  

1)- Calculer la valeur de la distance D.

-  Valeur de la distance D :

-   Valeur de la distance D

Pour mesurer la hauteur H de l’immeuble, l’observateur tient à bout de bras

une règle graduée verticale avec laquelle il vise l’immeuble.

La distance entre sa règle est l’œil est d = 52,0 cm.

Il constate que le bas et le haut de l’immeuble coïncident avec

deux points de la règle distant de h = 19,5 cm.

 

2)- Faire un schéma légendé faisant apparaître les rayons lumineux qui permettent de faire la visée.

-      Schéma  légendé :

3)- Donner l’expression de la hauteur H de l’immeuble en fonction des autres grandeurs. Justifier cette expression.

-  Les droites (AA’) et (BB’) sont parallèles.

-  D’après le théorème de Thalès, on peut écrire la relation suivante :

-  Expression de la hauteur H

 

4)- Calculer la valeur de la hauteur H.

-  Valeur de la hauteur H :

-  Valeur de la hauteur H

5)- Sachant que dans cet immeuble, la hauteur d’un étage est = 2,5 m. Déterminer la valeur du nombre d’étages.

-  Valeur du nombre d’étages :

-    Valeur du nombre d'étages

6)- Pour vérifier la valeur de la hauteur H, l’observateur mesure le diamètre apparent a sous lequel il voit l’immeuble.

a)-   Faire un schéma légendé de la situation.

-  Schéma :

b)- Quelle valeur doit-il trouver pour α ?

-  Valeur de l’angle α :

-   Valeur de l'angle alpha

 Exercice 3 : Mouvement d’un mobile

L’enregistrement ci-dessous représente la position d’un point

dans un référentiel terrestre à intervalles de temps égaux τ = 20 ms.

  

1)- Calculer la valeur de la vitesse moyenne de ce point entre les instants t12 et t24.

-  Valeur de la vitesse moyenne de ce point entre les instants t12 et t24

-     

2)- Calculer la valeur de la vitesse instantanée à la date t16. Préciser la méthode utilisée.

-  Valeur de la vitesse instantanée à la date t16

-  Vitesse instantanée v16

-  Pour calculer la valeur de la vitesse à un instant donné,

on calcule la valeur de la vitesse moyenne pendant un intervalle de temps très court

encadrant l’instant considéré.

3)- Que peut-on dire du mouvement du point entre les positions M0 et M11, entre les positions M12 et M18, puis entre M18 et M24 ?

-  Entre les positions M0 et M11, le mouvement du mobile est circulaire uniforme.

-  La trajectoire est un arc de cercle et le mobile parcourt des distances égales pendant des durées égales.

-  Entre les positions M12 et M18, le mouvement du mobile est rectiligne uniforme.

-  Les points sont alignés et le mobile parcourt des distances égales pendant des durées égales.

-  Entre les positions M18 et M24, le mouvement du mobile est rectiligne varié (retardé).

-  Les points sont alignés et le mobile parcourt des distances de plus en plus petites pendant des durées égales.