Chimie 4ᵉ
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Synthèse d'espèces chimiques
Espèces naturelles et synthétiques, intérêt des synthèses
Approfondissement Ce chapitre va au-delà du programme officiel de 4ᵉ : utile pour aller plus loin ou anticiper.
À propos de cette page
Ces exercices corrigés sur « Synthèse d'espèces chimiques » en quatrième permettent de s'entraîner et de vérifier ses acquis en chimie. Ils suivent le programme officiel de quatrième et sont classés par difficulté (facile, moyen, difficile). Au programme : Espèce naturelle, synthétique ou artificielle, Une synthèse est une transformation chimique, Pourquoi synthétiser des espèces chimiques ?, Les étapes d'une synthèse au laboratoire, en sécurité. Écris ta réponse puis clique sur « Vérifier » : la correction est immédiate et tolère majuscules, espaces et ponctuation. Cet entraînement aide à mémoriser les méthodes, repérer ses erreurs et gagner en confiance avant un contrôle. Exercices gratuits proposés par un professeur particulier à Marseille pour réviser chimie en quatrième.
Entraîne-toi par niveau. Écris ta réponse puis clique sur « Vérifier » (ou tape Entrée). La correction tolère majuscules, espaces et ponctuation.
Facile
Ex. 1Naturelle, synthétique ou artificielle ? Réponds par l'un de ces trois mots (artificielle = fabriquée et sans équivalent dans la nature).
Le sel récolté dans les marais salants : espèce
Il est extrait de l'eau de mer par évaporation : aucune transformation chimique.Le menthol produit en usine, identique à celui de la menthe : espèce
Fabriqué par réaction chimique, mais la molécule existe aussi dans la plante.Le nylon d'un collant : espèce
Le nylon n'existe nulle part dans la nature : il n'est produit que par synthèse.L'huile essentielle de lavande obtenue en distillant les fleurs : espèce
La distillation est une séparation, pas une transformation chimique : on extrait ce que la plante contient déjà.Le paracétamol d'un comprimé, molécule qui n'existe pas dans la nature : espèce
Fabriqué et sans équivalent naturel : artificielle.L'acide citrique fabriqué industriellement pour les sodas, identique à celui du citron : espèce
Même formule que l'acide citrique du citron, mais obtenu par fabrication : synthétique.Voir le corrigé
- naturelle — Il est extrait de l'eau de mer par évaporation : aucune transformation chimique.
- synthétique — Fabriqué par réaction chimique, mais la molécule existe aussi dans la plante.
- artificielle — Le nylon n'existe nulle part dans la nature : il n'est produit que par synthèse.
- naturelle — La distillation est une séparation, pas une transformation chimique : on extrait ce que la plante contient déjà.
- artificielle — Fabriqué et sans équivalent naturel : artificielle.
- synthétique — Même formule que l'acide citrique du citron, mais obtenu par fabrication : synthétique.
Ex. 2Le vocabulaire de la synthèse : complète chaque phrase par le mot manquant.
Les espèces introduites au départ et consommées par la réaction sont les .
À l'opposé, les espèces formées sont les produits.Le montage qui permet de chauffer longtemps sans perdre les vapeurs est le chauffage à .
Les vapeurs se condensent dans le réfrigérant et retombent dans le ballon.Pour récupérer un solide formé dans un liquide, on réalise une .
Sur entonnoir avec papier filtre, ou sur Büchner (filtration sous vide, plus rapide).Pour séparer deux liquides non miscibles, on utilise une ampoule à .
Le liquide le moins dense se place au-dessus ; on soutire celui du bas par le robinet.Une espèce qui accélère la réaction sans être consommée est un .
Exemple : quelques gouttes d'acide sulfurique concentré dans la synthèse d'un arôme.Le rapport « masse obtenue / masse maximale », exprimé en pourcentage, s'appelle le .
Il ne dépasse jamais 100 %.Voir le corrigé
- réactifs — À l'opposé, les espèces formées sont les produits.
- reflux — Les vapeurs se condensent dans le réfrigérant et retombent dans le ballon.
- filtration — Sur entonnoir avec papier filtre, ou sur Büchner (filtration sous vide, plus rapide).
- décanter — Le liquide le moins dense se place au-dessus ; on soutire celui du bas par le robinet.
- catalyseur — Exemple : quelques gouttes d'acide sulfurique concentré dans la synthèse d'un arôme.
- rendement — Il ne dépasse jamais 100 %.
Moyen
Ex. 3Chaque synthèse est une transformation chimique : les atomes se conservent. Réponds à chaque question.
Arôme d'ananas : C2H6O + C4H8O2 → C6H12O2 + (formule du second produit)
À gauche : 6 C, 14 H, 3 O. L'ester contient 6 C, 12 H, 2 O : il manque 2 H et 1 O, soit une molécule d'eau.Synthèse du méthanol : CO + 2 H2 → CH4O. Combien d'atomes d'hydrogène compte-t-on de chaque côté ?
2 molécules de H₂ = 4 atomes H ; la molécule CH₄O en contient 4 aussi.Arôme de banane : C5H12O + C2H4O2 → C7H14O2 + H2O. Quel réactif apporte 5 atomes de carbone ? (formule)
C₅H₁₂O est l'alcool isoamylique ; C₂H₄O₂ est l'acide acétique (2 C).Synthèse du chlorure d'hydrogène : H2 + Cl2 → HCl (coefficient)
2 H et 2 Cl à gauche : il faut 2 molécules HCl à droite.Dans la synthèse de l'aspirine, il se forme aussi de l'acide acétique. Est-ce le produit recherché ou un produit secondaire ?
Le produit recherché est l'aspirine ; l'acide acétique doit être éliminé lors de la purification.Pour accélérer une synthèse, on ajoute quelques gouttes d'acide sulfurique, que l'on retrouve intactes à la fin. Où écrit-on cette espèce dans l'équation de réaction : avec les réactifs, avec les produits, ou nulle part ?
Ce catalyseur n'est ni consommé ni formé : il n'a pas sa place dans le bilan. Erreur à éviter : l'écrire parmi les réactifs parce qu'on l'a versé au début.Voir le corrigé
- H2O — À gauche : 6 C, 14 H, 3 O. L'ester contient 6 C, 12 H, 2 O : il manque 2 H et 1 O, soit une molécule d'eau.
- 4 — 2 molécules de H₂ = 4 atomes H ; la molécule CH₄O en contient 4 aussi.
- C5H12O — C₅H₁₂O est l'alcool isoamylique ; C₂H₄O₂ est l'acide acétique (2 C).
- 2 — 2 H et 2 Cl à gauche : il faut 2 molécules HCl à droite.
- secondaire — Le produit recherché est l'aspirine ; l'acide acétique doit être éliminé lors de la purification.
- nulle part — Ce catalyseur n'est ni consommé ni formé : il n'a pas sa place dans le bilan. Erreur à éviter : l'écrire parmi les réactifs parce qu'on l'a versé au début.
Ex. 4Donnée : 138 g d'acide salicylique donnent au maximum 180 g d'aspirine. Réponds par un nombre (en g ou en %).
Masse maximale d'aspirine à partir de 69 g d'acide salicylique : g
69 g est la moitié de 138 g : la masse maximale est la moitié de 180 g.Masse maximale d'aspirine à partir de 13,8 g d'acide salicylique : g
13,8 g = 138 g ÷ 10, donc 180 g ÷ 10 = 18 g.À partir de 13,8 g, un élève récupère 15,3 g d'aspirine sèche. Rendement : %
15,3 ÷ 18 × 100 = 85 %.Masse d'acide salicylique nécessaire pour obtenir au maximum 45 g d'aspirine : g
45 g = 180 g ÷ 4, donc 138 g ÷ 4 = 34,5 g.Une synthèse a un rendement de 65 % pour une masse maximale de 20 g. Masse obtenue : g
20 × 65 ÷ 100 = 13 g.Voir le corrigé
- 90 — 69 g est la moitié de 138 g : la masse maximale est la moitié de 180 g.
- 18 — 13,8 g = 138 g ÷ 10, donc 180 g ÷ 10 = 18 g.
- 85 — 15,3 ÷ 18 × 100 = 85 %.
- 34,5 — 45 g = 180 g ÷ 4, donc 138 g ÷ 4 = 34,5 g.
- 13 — 20 × 65 ÷ 100 = 13 g.
Difficile
Ex. 5Sécurité et bon sens au laboratoire : réponds brièvement.
On chauffe un mélange contenant de l'éthanol, inflammable. Faut-il un chauffe-ballon électrique ou un bec Bunsen ?
Jamais de flamme nue à proximité d'un liquide inflammable : ses vapeurs peuvent s'enflammer.L'acide sulfurique concentré porte le pictogramme « corrosif ». Cite deux protections obligatoires.
Des lunettes de protection et des gants (avec la blouse). En cas de contact, rincer abondamment à l'eau.Pourquoi laisse-t-on refroidir le ballon avant de verser son contenu dans l'eau froide ?
Un liquide chaud projette et dégage des vapeurs (parfois inflammables) ; le verre chaud peut aussi se fissurer au contact de l'eau froide. On évite ainsi brûlures et projections.Pourquoi le solvant usagé ne doit-il pas être versé à l'évier ?
Il polluerait l'eau ; on le verse dans le bidon de récupération prévu, pour qu'il soit traité ou recyclé (chimie verte).Un élève annonce un rendement de 108 %. Explique ce qui s'est passé.
Un rendement ne peut pas dépasser 100 % : la masse pesée comprend autre chose que le produit, par exemple de l'eau (produit mal séché) ou des réactifs restants (produit impur).Voir le corrigé
- chauffe-ballon — Jamais de flamme nue à proximité d'un liquide inflammable : ses vapeurs peuvent s'enflammer.
- Réponse libre — exemple : Des lunettes de protection et des gants (avec la blouse). En cas de contact, rincer abondamment à l'eau.
- Réponse libre — exemple : Un liquide chaud projette et dégage des vapeurs (parfois inflammables) ; le verre chaud peut aussi se fissurer au contact de l'eau froide. On évite ainsi brûlures et projections.
- Réponse libre — exemple : Il polluerait l'eau ; on le verse dans le bidon de récupération prévu, pour qu'il soit traité ou recyclé (chimie verte).
- Réponse libre — exemple : Un rendement ne peut pas dépasser 100 % : la masse pesée comprend autre chose que le produit, par exemple de l'eau (produit mal séché) ou des réactifs restants (produit impur).
Ex. 6Interpréter une identification.
Un solide pur fond net à une température précise. Un solide impur fond (plus bas / plus haut) et sur une plage de températures.
Les impuretés abaissent et étalent la fusion : c'est un signe rapide de mélange.Sur la plaque de chromatographie, la tache du produit est à la même hauteur que celle de la référence : les deux dépôts contiennent la espèce chimique.
Même hauteur de migration = même espèce (dans les mêmes conditions).Un liquide synthétisé bout à 77 °C, comme l'acétate d'éthyle de référence. Pour confirmer, on mesure sa masse volumique : 20 mL de ce liquide ont une masse de 18 g. Masse volumique : g/mL
18 ÷ 20 = 0,90 g/mL, la valeur de l'acétate d'éthyle : une deuxième propriété concorde. La température d'ébullition seule ne suffisait pas : deux espèces différentes peuvent bouillir à la même température.Le dépôt du produit donne deux taches sur la plaque de chromatographie. Que contient-il ?
Un mélange d'au moins deux espèces : le produit et une impureté (par exemple un réactif qui n'a pas réagi). Il faut le purifier davantage.Voir le corrigé
- plus bas — Les impuretés abaissent et étalent la fusion : c'est un signe rapide de mélange.
- même — Même hauteur de migration = même espèce (dans les mêmes conditions).
- 0,9 — 18 ÷ 20 = 0,90 g/mL, la valeur de l'acétate d'éthyle : une deuxième propriété concorde. La température d'ébullition seule ne suffisait pas : deux espèces différentes peuvent bouillir à la même température.
- Réponse libre — exemple : Un mélange d'au moins deux espèces : le produit et une impureté (par exemple un réactif qui n'a pas réagi). Il faut le purifier davantage.
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