Synthèse d'une espèce chimique : exercices corrigés de 2de

Les réactifs sont les espèces consommées, écrites avant la flèche : le linalol et l'anhydride acétique.³

Les produits sont les espèces formées, écrites après la flèche : l'acétate de linalyle et l'acide acétique.³

L'espèce recherchée est l'acétate de linalyle, l'espèce synthétisée. L'acide acétique est formé en même temps : c'est un produit secondaire du point de vue du but visé.

Si la transformation est totale et que l'anhydride acétique est en excès, le linalol est le réactif entièrement consommé : il n'est plus présent à l'état final, alors qu'il reste de l'anhydride acétique.

Les notations (s), (l), (g) et (aq) précisent l'état physique : solide, liquide, gaz, dissous dans l'eau.³ Ici (aq) signifie dissous et (s) signifie solide.

Les ions argent et les ions chlorure sont dissous dans l'eau : les réactifs sont donc en solution. Le produit AgCl est un solide.

Un solide apparaît dans une solution qui n'en contenait pas : on observe la formation d'un dépôt dans le liquide.

On écrit la relation entre masse, masse molaire et quantité de matière : $n = \dfrac{m}{M}$.

On vérifie les unités : $m$ en g, $M$ en g/mol, donc $n$ sera en mol.

On remplace : $n = \dfrac{4{,}60}{46{,}0} = 0{,}100$ mol.

Lavoisier a montré, en 1777, que la masse mesurée avant et après une réaction reste la même : c'est la conservation de la masse.³

La masse totale des réactifs consommés vaut $5{,}0 + 7{,}5 = 12{,}5$ g.

Les produits ont donc eux aussi une masse totale de $12{,}5$ g : $m_C + m_D = 12{,}5$ g.

On isole $m_D$ : $m_D = 12{,}5 - 9{,}3 = 3{,}2$ g.

Le dioxygène est en quantité largement suffisante, donc le dihydrogène est le réactif limitant : il sera entièrement consommé.

D'après l'équation, 2 mol de H$_2$ donnent 2 mol de H$_2$O : le rapport est de 1 pour 1. Il se forme donc $n(\text{H}_2\text{O}) = 0{,}40$ mol.

On convertit en masse : $m = n \times M = 0{,}40 \times 18{,}0 = 7{,}2$ g.

Pour le fer : $n(\text{Fe}) = \dfrac{5{,}6}{56} = 0{,}10$ mol.

Pour le soufre : $n(\text{S}) = \dfrac{2{,}4}{32} = 0{,}075$ mol.

Les deux coefficients valent 1 : le réactif présent en plus petite quantité est limitant. C'est le soufre ($0{,}075 < 0{,}10$).

Il se forme autant de FeS que de soufre consommé : $n(\text{FeS}) = 0{,}075$ mol.

On convertit : $m(\text{FeS}) = 0{,}075 \times 88 = 6{,}6$ g.

Il reste du fer : $0{,}10 - 0{,}075 = 0{,}025$ mol, soit $0{,}025 \times 56 = 1{,}4$ g. Vérification : $5{,}6 + 2{,}4 = 8{,}0$ g au départ, et $6{,}6 + 1{,}4 = 8{,}0$ g à la fin, ce qui illustre la conservation de la masse.³

Linalol : $n = \dfrac{15{,}4}{154{,}0} = 0{,}100$ mol.

Anhydride acétique : $n = \dfrac{15{,}3}{102{,}0} = 0{,}150$ mol.

Avec des coefficients égaux à 1, le réactif de plus petite quantité est limitant : c'est le linalol ($0{,}100 < 0{,}150$).

Il se forme autant d'acétate de linalyle que de linalol consommé : $n = 0{,}100$ mol.

On convertit en masse : $m = 0{,}100 \times 196{,}0 = 19{,}6$ g.

Il reste $0{,}150 - 0{,}100 = 0{,}050$ mol d'anhydride acétique. Il s'est aussi formé $0{,}100$ mol d'acide acétique, produit de la même transformation.