Pétrochimie, synthèse de l'ammoniac, saponification, concours technicien de l'industrie et des mines 2008.

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Pétrochimie. Le tableau ci-dessous donne la composition centésimale massique de composés à 4 atomes de carbone obtenu pa craquage catalytique du gazole. produits obtenus pourcentage en masse Formules brute et semi-développée 2-méthylpropène 15 but-1-ène 12 (Z)-but-2-ène 12 (E)-but-2-ène 11 butane 13 CH3--CH2--CH2--CH3 ; C4H10. 2-méthylpropane 37 Donner la formule brute et semi-développée des produits obtenus. voit la colonne 3 du tableau.. Quels sont les produits isomères de constitution. Butane et 2-méthylpropane. 2-méthylpropène, but-1-ène, (Z)- but-2-éne et (E)-but-2-ène. Que peut-on dire du  (Z)- but-2-éne et du (E)-but-2-ène. Ce sont deux diastéréoisomères. Comment s'appelle le procédé permettant de séparer le gazole du pétrole ? Le décrire en quelques lignes. La distillation fractionnée. Les constituants les plus volatils se trouvent en tête de colonne ; les composants les plus lourds  se situent en queue de colonne. Synthèse de l'ammoniac.  La synthèse de l'ammoniac a pour équation :  N2(g) + 3 H2(g) = 2 NH3(g) Donner les structures électroniques de l'atome d'hydrogène et de l'atome d'azote. H : 1 s1 ; N : 1s2 2s2 2p3. Donner les représentations de Lewis de N2, H2 et NH3. Faire le bilan des liaisons rompues et reformées. 3 liaisons H-H et une liaison  triple entre les atomes d'azote sont rompues. 6 liaisons N-H sont reformées. Calculer l'énergie transférée au cours de la réaction. D(H-H) =436 ; D(N-H) =390 ; D(N2) =945 kJ/mol. E =3 D(H-H) + D(N2) -6D(N-H) ; E = 3*436 +945-6*390 = -87 kJ.  Saponification. préparation des savons. La saponification des esters permet de préparer des savons. On se propose d'tudier la cinétique de la réaction entre léthanoate d'éthyle et une solution de soude. L'équation chilmique associée à la réaction s'écrit : C4H8O2 aq + Na+aq + HO-aq = Na+aq +C2H3O2-aq+ C2H6O aq. A un instant choisi comme origine des dates, on introduit de l'éthanoate d'éthyle dans un becher contenant une solution de soude. On obtient un volume V = 100,0 mL de solution où les concentrations de toutes les espèces chimiques valent c0 = 1,0 10-2 mol/L. La température  est maintenue constante à 30 °C. On plonge dans le mélange la sonde d'un conductimètre qui permet de mesurer à chaque instant la conductivité s de la solution. les mesures obtenues permettent de calculer les valeurs de l'avancement x(t) à chaque instant. Le graphe suivant représente l'avancement x(t) en fonction du temps. Donner l'expression de la vitesse volumique de la réaction en précisant les unités. v = 1/V dx/dt ; V volume de la solution en L ;  : avancement en mol ; t temps en minutes ; v : vitesse en mol L-1 min -1. Expliquer comment déterminer graphiquement cette vitesse à un instant donné. Evaluer cette vitesse à t=0. Tracer la tangente à la courbe à la date considérée. Déterminer le coefficient directeur de la tangente dx/dt puis diviser par V, volume de la solution. v = 1/0,1 * 5,3 10-5 = 5,3 10-4 mol L-1min-1. Comment évolue la vitesse de la réaction au cours du temps ? Qul est le facteur cinétique mis en jeu ? La concentration des réactifs est un facteur cinétique. Au cours du temps, la concentration diminue et en conséquence la vitesse de la réaction diminue. Calculer l'avancement maximal. Les réactifs sont en proportions stoechiométriques : xmax = c0V = 0,01*0,1 = 1,0 10-3 mol = 1,0 mmol. La réaction étant totale, l'avancement final est égal à l'avancement maximal. Définir le temps de demi-réaction t½ et le déterminer graphiquement. Le temps de demi-réaction est la durée au bout de laquelle l'avancement est égl à la moitié de l'avancement final. Dans ce cas à t½, l'avancement vaut 0,50 mmol. On reproduit la même expérience à une température de 20 °C. Tracer sur le graphe, l'allure de la courbe obtenue. Justifier. La température est un facteur cinétique ; à température plus faible, la vitesse de la réaction est plus petite. Le temps de demi-réaction est plus grand.

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