21 / 01 / 2004 lycee gay-lussac limoges concours regional xx

21 / 01 / 2004
LYCEE GAY-LUSSAC
LIMOGES
CONCOURS REGIONAL
XXe OLYMPIADES
DE LA CHIMIE
PREPARATION DU JAUNE SOUDAN
OU
1-PHENYLAZO-2-NAPHTOL
C’est un colorant azoïque rouge , il est utilisé pour colorer certains savons , des vernis à
ongles ………… On souhaite synthétiser ce colorant selon le protocole suivant :
I-PRINCIPE :
ETAPE N° 1
Diazotation de l’aniline avec formation d’un sel de diazonium : le chlorure de
benzènediazonium
NaNO2
NH2
N
N + + Cl-
HCl
aniline
sel de benzènediazonium
ETAPE N° 2
Réaction de copulation entre le sel de diazonium et le 2- naphtol
OH
N
N+ + Cl-
+
2- naphtol
N
N
HO
Jaune soudan
II- PROTOCOLE EXPERIMENTAL
A- Diazotation
-Introduire dans un erlenmeyer de 100 mL , 4 mL d’eau et 4 mL d’acide chlorhydrique
concentré .
- Ajouter en agitant 1.22 g d’aniline ( 1.20 mL )
- Refroidir sous agitation magnétique dans un mélange sel- glace pilée de façon à ce que la
température soit inférieure ou égale à 5 °C.
-Préparer dans un bécher de 50 mL une solution de 1 g de nitrite de sodium ( NaNO2 ) dans
5 mL d’eau ; la refroidir vers 5 °C dans le mélange réfrigérant .
-Ajouter très progressivement ( 1 mL à la fois ) la solution de nitrite de sodium dans
l’erlemeyer contenant la solution d’aniline que l’on agite vigoureusement ( maintenir la
température inférieure à 5°C ) .
-La réaction de formation du sel de diazonium s’accompagne d’un important dégagement de
chaleur , la température ne devra pas dépasser 10°C sinon le sel de diazonium et le nitrite de
sodium risquent de se décomposer .
B- Copulation
-Préparer dans un bécher de 100 mL une solution de 2.1 g de 2 –naphtol dans 12 mL de
soude à 10 % ( 100 g/L )
-Refroidir à 5°C .
-Ajouter 5 g de glace pilée dans le bécher .
-Agiter vigoureusement la solution de 2-naphtol ( utiliser l’agitateur magnétique ) .
-Retirer impérativement les turbulents contenus dans les réactifs afin de ne pas les tacher avec
le colorant .
- Ajouter très lentement la solution refroidie de benzènediazonium à la solution de 2- naphtol .
-Une coloration rouge apparaît , des cristaux de colorant se forment .
-Quand toute la solution de benzènediazonium a été ajoutée , laisser reposer le mélange dans
le bain de glace pilée pendant 10 min en agitant de temps en temps .
III- SEPARATION DES PRODUITS
-Filtrer sur Büchner , laver à l’eau distillée ( utiliser 2 papiers filtre afin de ne pas perdre trop
de produit ).
-Récupérer le colorant avec soin sur un papier préalablement pesé, déterminer la masse de
colorant obtenu .
-Mesurer le point de fusion du jaune soudan à l’aide du produit pur fourni .
IV- RECRISTALLISATION
-Afin de purifier le produit procéder à une recristallisation dans un bêcher ; utiliser le
minimum d’éthanol absolu.
-Filtrer à nouveau sur Büchner .
DONNEES
Masse molaire
gmoL-1
ANILINE
2 -NAPHTOL
JAUNE
SOUDAN
NITRITE
DE SODIUM
ACIDE
CHLORHYDRIQUE
ETHANOL
Densité
d
Température de
fusion en °C
SOLUBILITE
Eau
alcool
93
1.02
-6.3
faible
sol
144
1.28
123
faible
sol
faible
sol
248
sol
69
36.5
1.19
398g/L
46
0.78
sol
HCl % massique = 37 %
Masse volumique de l’eau : ? 0 = 1 g / cm3 = 1000 kg / m3
COMPTE RENDU
NUMERO DU CANDIDAT
1° Rappeler la définition d’un acide et d’une base au sens de Brönsted.
4pts
2° Ecrire l’équation de la réaction acido-basique entre l’aniline et l’acide chlorhydrique en
solution aqueuse .
4pts
3° Quelles sont les 2 conséquences de la réaction précédente ?
2pts
4° Ecrire l’équation de la réaction entre l’acide chlorhydrique et l’ion nitrite
4pts
5° Calculer les quantités de matière introduites lors de l’étape 1
ANILINE : n1 =
HCl :
1pt
n2 =
3pts
NaNO2 :
n3 =
1pt
6° Quels sont les réactifs introduits en excès ?
3pts
7° On considère la réaction de diazotation
NH3 + + Cl- + HNO2
N + + Cl- + 2 H2 O
N
-Calculer la quantité de matière n4 de chlorure de benzène diazonium formé .
2pts
8° Pourquoi n’utilise-t-on pas directement de l’acide nitreux HNO2 en solution ?
2pts
9° On considère la réaction de copulation
N
N+ + Cl-
OH
+
NaOH
chlorure de benzènediazonium
2- naphtol
N
+ Na+ + Cl- + H2 O
N
HO
Jaune soudan
HO
soude
-Calculer les quantités de matière de :
2-naphtol : n5 =
NaOH :
n6 =
3pts
Rappeler celle du sel de diazonium formé n4 =
10° Quelle est l’espèce chimique qui limite la réaction précédente ? Justifier
3pts
11° Calculer la masse théorique de colorant à obtenir
4pts
12° En supposant que l’on obtienne 2.5 g de produit pur , quel serait le rendement de la
synthèse ?
3pts
13° Donner la masse du produit brut obtenue ; pourquoi est-elle très supérieure à la valeur
théorique ?
3pts
14° Mesurer la température de fusion du jaune soudan ( utiliser le produit pur fourni ) .
? =
3pts