concours kiné Nantes

Aurélie 05/02

Chimie : arôme de pomme

concours Kiné Nantes 2002

degré d'hydratation d'un sel de Mohr

l'arôme de pomme :

Les trois composés clefs de l'arôme de pomme ont pour formules topologiques :

Donner la formule semi-développée de chaque molécule. Entourer le groupement fonctionnel et nommer la fonction chimique.
Nommer le composé C. Quels sont le nom et la formule semi-développée du composé obtenu par oxydation ménagée de C.
L'un des trois composés odorants de l'arôme de pomme existe sous la forme de deux isomères de configuration.
- Indiquer quel est le composé en précisant la nature et la cause de la stéréo-isomèrie.
- Schématiser les deux configuration de ce composé.
Ecrire l'équation de la réaction permettant l'obtention de C à partir de B. De quel type de réaction s'agit-il ?
Ecrire l'équation de l'hydrolyse de A. Nommer les produits de la réaction.

corrigé

l'oxydation ménagée de l'hexanal conduit à l'acide hexanoïque H₃C-(CH₂)₄-COOH

le composé B posséde deux diastéréoisomères Z et E, la rotation autour d'une double liaison C=C étant impossible.

l'addition de dihydrogène sur la double liaison C=C du composé B donne le composé C

L'hydrolyse de A donne l'acide 2-éthylbutanoïque et un alcool, le méthanol.

degré d'hydratation du sel de Mohr :

Le sel de Mohr est un solide ionique hydraté de formule FeSO₄ ; (NH₄)₂SO₄ ; nH₂O. cela signifie qu'une mole de ce sel contient une mole de sulfate de fer II, une mole de sulfate d'ammonium et n moles d'eau. Le nombre n est un entier appelé degré d'hydratation.. On pèse 4 g de sel de Mohr et on les dissout dans une fiole jaugée de 100 mL afin d'ontenir une solution aqueuse S₁ de sel de Mohr de concentration massique c'₁ = 40 g/L.

On mélange dans un bécher, un volume V₁ = 10 mL de la solution S₁ et un volume V₂= 5 mL d'une solution S₂ d'acide sulfurique ( 2H⁺ + SO₄^2-) de concentration molaire c₂= 1 mol/L. On dose alors les ions fer II par une solution titrante de permanganate de potassium de concentration molaire c₀= 0,02 mol/L. Le volume de solution titrante versé à l'équivalence est V₀= 10,2 mL.

Ecrire l'équation de la réaction de dosage. Quel est le rôle de l'acide sulfurique ?
Comment l'expérimentateur a t-il détectée l'équivalence ?
Déterminer la concentration molaire c₁ en ion fer II de la solution S₁.
En déduire la valeur du degré d'hydratation du sel de Mohr.
Déterminer la quantité de matière de chaque espèce dissoute présente dans le bécher lors de l'équivalence. Vérifier alors l'électroneutralité de la solution.

Potentiels normaux à 25°C : E° (MnO₄^- / Mn²⁺) = 1,51 V ; E° (Fe³⁺/Fe²⁺) = 0,77 V

masse atomique molaire (g/mol) H=1 ; C=12 ; N=14 ; O=16 ; S=32,1 ; K= 39,1 ; Mn= 54,9 ; Fe = 55,8.

corrigé

5 fois { Fe²⁺ --> Fe³⁺ + e^- } oxydation

MnO₄^- + 8 H⁺ + 5e^- --> Mn²⁺ + 4H₂O réduction

MnO₄^- + 8 H⁺ + 5 Fe²⁺ --> Mn²⁺ + 5 Fe³⁺+ 4H₂O

l'ion permanganate est oxydant en milieu acide : l'acide sulfurique est l'un des réactifs.

avant l'équivalence le liquide est incolore dans l'erlenmeyer ; après l'équivalence l'ion permanganate est en excès, la solution de l'erlenmeyer est violette.

A l'équivalence, quantité de matière d'ion permanganate ajouté : 0,02*10,2 = 0,204 mmol

d'après les coefficients de l'équation bilan, la quantité de matière d'ion Fe²⁺ est 5 *0,204 = 1,02 mmol dans 10 mL de solution soit [Fe²⁺] = 1,02 /10 = 0,102 mol/L.

degré d'hydratation du sel de Mohr :

0,102 mol FeSO₄ soit : 0,102 *(55,8 + 32+4*16) = 15,48 g

0,102 mol (NH₄)₂SO₄ soit : 0,102 *(18*2 + 32+4*16) = 13,46 g

d'où 40-(15,48+13,46) = 11,06 g d'eau

11,06 / 18 = 0,614 mol d'eau

0,604 = 0,102 n soit n = 6.

solution électriquement neutre :

Fe²⁺ Fe³⁺ NH₄⁺ H⁺ SO₄^2- K⁺ Mn²⁺

Qté (mmol) initial 10*0,1= 1 0 2 2*5*1= 10 5+1+1=7 0 0

disparaît ou apparaît -1 mmol + 1mmol ----- -8*0,2
= -1,6 mmol
---- 10,2*0,02 = 0,2 mmol 0,2 mmol

bilan à l'équivalence 0 +1 mmol 2 mmol 8,4 mmol 7mmol 0,2 mmol 0,2 mmol

concentration (mol/L) 0 0,0397 0,0794 0,3333 0,2778 0,008 0,008

volume total dans l'erlenmeyer à l'équivalence : 10+10,2+5 = 25,2 mL

solution électriquement neutre :

3[Fe³⁺] + [NH₄⁺] + [H⁺] + [K⁺] +2 [Mn²⁺]= 2[SO₄^2-]

premier membre : 3*0,0397 + 0,0794 + 0,3333 + 0,008 + 2*0,008 = 0,5558 mol/L

second membre : 2 *0,2778 = 0,5556 mol/L

l'égalité est bien vérifiée.

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