2014 : Cinétique de la réaction de la préparation du butanoate de méthyle

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Catégorie : Exercices du BAC

Le butanoate de méthyle, , est utilisé comme arôme dans l’industrie alimentaire et dans la parfumerie pour son odeur de pomme.
On se propose d’étudier une réaction de préparation du butanoate de méthyle et la cinétique de cette
réaction.

2.1. Préparation du butanoate de méthyle.

2.1.1. Recopier la formule, entourer puis nommer le groupe fonctionnel présent dans la molécule du
butanoate de méthyle. (0,25 pt)

2.1.2. Le butanoate de méthyle est obtenu en faisant réagir deux composés organiques A et B.
Le réactif A est un acide carboxylique. Préciser la famille du réactif B. (0,25 pt)

2.1.3. Ecrire les formules semi-développées puis donner les noms des réactifs A et B. (0,5 pt)

2.1.4. Ecrire l’équation-bilan de la réaction entre les composés A et B.
Donner le nom de cette réaction ; préciser ses caractéristiques. (0,75 pt)

2.1.5. Calculer les quantités de matière minimales de A et B à utiliser pour obtenir 1 mol de butanoate
de méthyle à partir d’un mélange équimolaire, le rendement de la réaction étant égal à 67 %. (0,25 pt)

2.2. Etude cinétique de la réaction chimique.
Dans cette partie, l’équation-bilan de la réaction chimique est écrite sous la forme :

où D est le butanoate de méthyle.

A la date , on réalise un mélange équimolaire des réactifs A et B :

Des mesures ont permis de déterminer les quantités de matière d’acide carboxylique présent dans le mélange réactionnel au cours de la synthèse et de tracer la courbe (voir courbe ci-dessous).
Par exploitation de cette courbe :

2.2.1. Retrouver la date t1 à laquelle la quantité d’acide carboxylique (nA) présent dans le milieu,
représente 42 % de la quantité initiale de A. (0,25 pt)

2.2.2. Déduire, à cette date , la quantité de matière de butanoate de méthyle formé. (0,5 pt)

2.2.3. Calculer la vitesse moyenne de disparition de l’acide carboxylique entre le début de la réaction et la  date . (0,5 pt)

2.2.4. Déterminer la vitesse instantanée de disparition de l’acide carboxylique à la date t = 45 min.
(0,5 pt)

2.2.5. Déterminer, sans faire de calcul, la vitesse moyenne de disparition de l’acide carboxylique A entre les dates min et min. Interpréter cette valeur. (0,25 pt)

NB : il n’est pas demandé de rendre la courbe avec la feuille de copie; toutefois on expliquera succinctement l’exploitation faite de cette courbe pour répondre aux questions.

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