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October 14, 2017 | Author: Yves Didier Bampel | Category: Atoms, Proton, Atomic Nucleus, Atomic Orbital, Chemical Bond
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TUTORAT DE MEDECINE PURPAN ANNEE UNIVERSITAIRE 2008-2009 PCEM1

QCMS ET FICHES

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SOMMAIRE PARTIE I : ATOMISTIQUE QCM Composition de l'atome.....................................p8 QCM Structure de l'atome......................................p15 QCM Liaisons inter atomiques...................................p29 QCM Liaisons inter moléculaires.................................p47 PARTIE II CHIMIE ORGANIQUE QCM Introduction et structure des composés organiques......p52 QCM Stéréoisomérie..............................................p59 QCM Réactivité....................................................p79

PARTIE III CHIMIE ORGANIQUE DESCRIPTIVE QCM Réaction....................................................p100

PARTIE IV FICHES RESUMANT LES REACTIONS...........p137

PARTIE V SUJETS TYPES CONCOURS........................p157

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PARTIE I ATOMISTIQUE

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COMPOSITION DE L'ATOME QCM 1 : A. La charge du neutron est comme celle du proton égale à 1,602.10-19C. B. L’atome est constitué de nucléons : les neutrons et les protons. C. Un atome est formé d’un noyau électriquement neutre et des électrons qui gravitent autour. D. Un cation est un atome qui a perdu un ou plusieurs électron(s). E. Un nucléide est caractérisé par le nombre de masse A, par le numéro atomique ou nombre de nucléons Z et par X représentant l’élément. QCM 2 : A. Deux isotopes d’un même élément se différencient par le nombre de masse A. B. Parmi les trois isotopes de l’hydrogène, seul le tritium est radioactif. C. Le 31P est utilisé comme marqueur radioactif pour les techniques d’hybridation. D. Tous les isotopes d’un même élément sont stables E. La masse des électrons au sein de l’atome est aussi importante que celle du noyau. QCM 3 : A. Pour obtenir la masse atomique d’un élément, on prend son nombre de masse car ces deux valeurs sont identiques. B. Les propriétés chimiques d’un élément sont dues à sa structure électronique. C. Tous les isotopes d’un même élément n’ont pas les mêmes propriétés chimiques car ils ont un nombre d’électrons différents. D. Soit un noyau composé de 34 nucléons :17 protons et 17 neutrons, l’atome correspondant possède 34 électrons. E. Tous les isotopes artificiels produits par bombardement sont radioactifs. QCM 4 : Concernant la composition de l’atome : A. La masse des protons est pratiquement équivalente à celle des neutrons. B. La charge des protons est pratiquement équivalente à celle des neutrons. C. La charge d’un électron est l’inverse exact de la charge d’un neutron. D. La masse d’un proton est pratiquement équivalente à la masse de deux électrons. E. Il existe des atomes chargés électriquement. QCM 5 : Concernant la composition de l’atome : A. La charge élémentaire « q » n’a pas la même unité selon que l’on parle des protons ou des électrons. B. La charge élémentaire « q » a pour unité le volt. C. Un atome est constitué d’un noyau (proton(s) + éventuellement neutron(s)) autour duquel gravite(nt) un(des) électrons(s). D. L’atome 12C a un numéro atomique égal à 12. E. L’atome 1H possède un seul neutron. QCM 6 : Concernant la composition de l’atome : A. Un atome possède autant d’électrons que de protons. B. Un atome possède autant de neutrons que de protons. C. Certains isotopes d’un même élément peuvent être radioactifs. D. Tous les éléments de la table de classification sont stables. E. Tous les isotopes d’un élément dont le nucléide majoritaire est stable sont forcément stables. Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

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QCM 7 : Concernant la composition de l’atome : A. Les isotopes d’un élément possèdent le même nombre de protons. B. Les isotopes d’un élément possèdent le même nombre d’électrons. C. Les isotopes d’un élément possèdent le même nombre de neutrons. D. Le nombre d’ Avogadro est égal à : N = 6,023.1022. E. L’unité utilisée par les biologistes et biochimistes pour mesurer le poids d’une molécule ou protéine est l’uma (unité de masse atomique). QCM 8 : A propos de l’atome d’azote il est exact que : A. Il possède 5 isotopes. B. 2 de ses isotopes sont stables. C. Tous ses isotopes sont stables. D. Tous ses isotopes sont des radio isotopes. E. Certains de ses isotopes ne contribuent en rien dans la teneur en azote que l’on retrouve dans la nature. QCM 9 : On trouve à l’état naturel 4 sortes différentes d’atomes de souffres 36 16S : A. On est en présence de 4 isotopes d’un même élément. B. Tous les isotopes d’un même élément sont caractérisés par la même masse. C. Dans le 3316S il y a 16 neutrons et 17 protons. D. Dans le 3616S on trouve 16 protons et 20 nucléons. E. Dans le 3216S il y a autant d’électrons que de neutrons.

32 16

S

33 16

S

34 16

S

QCM 10 : Quantification et unité en chimie : A. La mole est la quantité de matière contenant le même nombre d’atomes, de molécules ou d’ions 12 que douze grammes de carbone C. 6 B. Le nombre d’Avogadro est N = 6.023.1022. C. Sachant que 1 uma. = 1/12 de la masse d’un atome de carbone douze (12C) alors 1 uma équivaut à (1/6,022).10-23 grammes. D. Dans un nanomole (soit 1*10-9 mole) il y a 6.022.1014 atomes. E. Les biologistes et les biochimistes utilisent le dalton comme unité de mesure avec 1 Da = 1 uma. QCM 11 : Dans AZX : A. Z représente le numéro atomique. B. A est le nombre de masse c’est à dire le nombre total de neutrons. C. Un élément est définit par son nombre de masse A. D. Les isotopes d’un même élément sont des nucléides ayant une valeur de Z identique mais une valeur de A différente. E. Le tritium qui est l’isotope radioactif de l’hydrogène comporte 3 neutrons et un proton. QCM 12 : Notions générales : A. L’atome est constitué en partie d’électrons et de protons qui sont de charge opposée et de masse équivalente. B. Le 32P est un isotope radioactif. C. Le noyau possède 3 types de nucléons: les protons, les neutrons et les électrons. D. L’atome est majoritairement constitué de matière. E. Il existe deux types différents de nucléons qui ont sensiblement la même masse.

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QCM 13 : A. Selon la loi des gaz parfaits : PV=NRT, avec une P=1atm, une température à 0°C, une mole occupe un volume de 22,4 litres. B. La mole définit la quantité de matière contenant le même nombre d’atomes, de molécules ou d’ions que 12g de 12C. C. La molaire M : correspond à une unité de concentration et on peut dire que 1M=1mol/L. D. L’unité de masse atomique ou Dalton correspond au 1/12 de la masse de l’atome 13C. E. Dans une mole de 12C, il y a 6.022x10^23 atomes de 12C et cela représente une masse de 12g. QCM 14 : A. Soit un nucléide X ayant un Z égal à 19 et un nombre de masse égal à 40 : son nombre de neutrons est de 21. B. Dans le 4020Ca2+ le nombre d’électrons est de 22. C. La masse de l’atome d’hydrogène est supérieure à 1uma. D. Le Carbone a pour masse atomique moyenne 12. E. L’isotope 136C possède 13 protons. QCM 15 : Concernant la quantification : A. Une mole d’un atome correspond à 6,022.1023 atomes. B. Une mole de 12C correspond à 1 g de 12C. C. Une mole de 1H correspond à 1 g de 1H. D. Le molaire (M) est une unité de concentration. E. 1mM = 10-3 M, soit 1mM correspond à 6,022.1020 atomes/l. QCM 16 : A propos de l’azote trouvé dans la nature : A. Sa masse atomique moyenne est très proche de 14. B. Sa masse atomique moyenne est exactement de 14.0067. C. Sa masse atomique moyenne est exactement de 14.0031. D. Les radio isotopes de l’azote sont pris en compte dans le calcul de la masse atomique moyenne. E. Seul le 14N est présent dans la nature. On donne : 13N : 0% M = 13 ;14N : 99,635% M = 14 ,0031; 15N : 0.365% M = 15.0001 ; 16N : 0% M =16. QCM 17 : Soient les éléments suivants, H ( M=1), P (M=31), O (M=16) A. La masse moléculaire moyenne de H3PO4 est égal a 98. B. On doit peser 490mg de H3PO4 pour préparer 10ml d’une solution à 500mM. Dans la solution préparée à l’item B : C. Sachant que H3PO4 se dissocie en ions H+ et PO4- - -, la concentration en ions PO4--- est de 500mM. D. Sachant que H3PO4 se dissocie en ions H+ et PO4- - -, la concentration en ions PO4--- est d’environ 167mM. E. Sachant que H3PO4 se dissocie en ions H+ et PO4-- -, il y a 3,011x1023 ions PO4--- dans 1 ml de cette solution.

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QCM 18 : Soit les atomes d'hydrogène H, de deutérium D et de tritium T avec respectivement un nombre de masse A égal à 1, 2 et 3 : A. Ces trois atomes sont des éléments différents de la classification périodique. B. Le deutérium est un radio isotope de l'hydrogène. C. Pour pouvoir calculer la masse atomique moyenne de la famille isotopique de l'élément hydrogène formée par H, D et T rencontrée dans la nature, il nous faudrait plus de données. D. Deux atomes ne possédant pas le même nombre de protons peuvent être des isotopes. E. Deux atomes possédant le même nombre de neutrons peuvent être des isotopes. QCM 19: En considérant la liste suivante : 14C, 21H, 9F, 126C et 16O. A. Cette liste contient deux nucléides. B. Cette liste contient trois éléments. C. Le 12C est un isotope du 14C. D. Le 14C possède deux électrons de plus que le 12C. E. L'unité de masse atomique (uma) est définie comme étant le 1/12 de la masse d'un atome de 14C. QCM 20 : Pour fabriquer une solution I on dissout 1 pM de méthane (CH4) dans 400ml d'eau : A. La masse molaire du méthane est de 16g/mol. B. La solution I contient 6,022.1011 atomes de méthane. C. Si l'on rajoutait 400ml d'eau à cette solution I, le nombre d'atomes de méthane serait d'environ 4,8.1011. D. Si on compare cette solution I à une autre solution II qui contient 0,4 pmol de méthane, le nombre d'atomes présents dans les deux solutions I et II est le même. E. La solution I contient 0,6.1011 atomes d'hydrogène. QCM 21 : Parmis les couples suivants, lesquels sont des isotopes ? : A. Le 3216S et le 3616S. B. Le 6628Ni et le 6629Cu. C. Le 5628Ni et le 6428Ni. D. Le 9440Zr et le 9441Nb. E. Les isotopes sont des nucléides ayant un A identique mais un Z différent. QCM 22 : Soit l'acétate de sodium : NaOOCCH3 dont la dissociation est : NaOOCCH3 → Na+ + -OOCCH3 Données : M(Na) = 23 ; M(O) = 16 ; M(C) = 12 ; M(H) = 1 A. La masse moléculaire moyenne de l'acétate de sodium est de 82 mol/g. B. On doit peser 0,0041 mg de NaOOCCH3 pour préparer 0,1 cl d'une solution à 0,5 mM. Soit une solution de concentration de 0,5 mM C. Si tout le NaOOCCH3 se dissocie, la concentration des ions Na+ est de 0,5 mmol/l. D. Le 11Na a une couche électronique externe identique à celle du 19K car ils appartiennent à la même période. E. Pour une solution de concentration de 0,5 mol/l, il y a 3,011.1017 cations par ml.

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COMPOSITION DE L'ATOME : CORRECTIONS QCM 1 : D A. La charge du neutron est nulle mais par contre l’électron a la même valeur de la charge que celle du proton en valeur absolue. B. Noyau=neutrons + protons=nucléons et on a des électrons qui gravitent autour du noyau pour former l’atome. C. Le noyau est chargé positivement à cause des protons le constituant. E. Numéro atomique ou nombre de protons: Z . QCM 2 : AB C. Il n’est pas radioactif, on utilise le 32P* et le 33P*. D. Certains sont radioactifs donc instables. E. Un électron est 1000 fois plus léger que chacun des nucléons du noyau. QCM 3 : BE A. Car pour calculer la masse atomique moyenne, il faut tenir compte des différents isotopes des éléments (voir exemple du cours avec le chlore). C. Les isotopes ont même Z donc même nombre d’électrons. D. Pour un atome on a autant de charges positives que de charges négatives donc on a nbre de protons=nbre d’électrons. QCM 4 : A B. Les neutrons sont, d’après leur dénomination, neutres donc n’ont pas de charge. C. Idem. D. La masse d’un électron est environ mille fois plus faible que celle d’un proton. E. Par définition un atome est neutre électriquement au contraire d’un ion qui lui est chargé (+ ou -). QCM 5 : C A. cf. B B. La charge élémentaire q a pour unité le Coulomb. D. C’est la masse atomique de l’atome de carbone qui est égale à 12. Son numéro atomique est égal à 6. E. L’atome d’hydrogène est composé d’un proton et d’un électron uniquement. QCM 6 : AC B. cf. tableau de classification D. À partir d’un certain nombre de nucléons (pour les gros atomes) certains éléments sont radioactifs. E. Un élément peut posséder des isotopes radioactifs. QCM 7 : AB C. Par définition, les isotopes d’un élément différent par leur nombre de protons. D. Le nombre d’Avogadro est égal à 6,022.1023 E. C’est le Dalton (Da) QCM 8 : BE A. Seulement 4.

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QCM 9 : AE A. Vrai, car répond parfaitement à la définition de l’isotope qui est même nombre Z et A différent. B. Les différents isotopes ont des masses différentes C. C’est l’inverse il y a 16 protons (Z) et 17 neutrons (A-Z= 33-16=17) D. C'est parmi les 36 nucléons qu’on trouve 16 protons et 20 nucléons E. Vrai, il y a 16 neutrons (A-Z=32-16=16), 16 protons (Z) et donc 16 électrons QCM 10 : ACDE B. N=6,022.1023. C. Vrai, 1 U.M.A. = 1/12 de la masse d’un atome de carbone douze (12C) donc 1 U.M.A. * N = 1/12 de la masse d’un atome de carbone douze (12C) * N or N atome d’un élément correspond à une mole d’où 1 U.M.A. * N = 1/12 de la masse d’une mole de carbone 12 Or une mole de carbone douze pèse douze grammes d’où 1 U.M.A. * N = (1/12) * 12g 1 U.M.A. = 1/N g 1 U.M.A. = (1/6,022)*10-23 grammes. QCM 11 : AD B. A est le nombre total de nucléons. C. Un élément est définit par son numéro atomique Z. E. 3H comporte 1 proton et 2 neutrons. 1 QCM 12 : BE A. Les protons et les électrons sont de masse différente (facteur 1000). C. Les électrons ne sont pas des nucléons car ils ne sont pas présents dans le noyau. D. L’atome est composé en majorité de vide, il est lacunaire. E. Vrai, les protons et les neutrons ont sensiblement la même masse. QCM 13 : ABCE D. Tout est vrai sauf que l’on parle du 12C. QCM 14 : AC B. Car on a un atome qui a perdu 2 électrons, donc un cation, avec 18 électrons pour 20 protons. D. Il faut tenir compte des isotopes. E. Il a 13 nucléons, 6 protons et 7 neutrons (nbre neutrons=A-Z). QCM 15 : ACDE B. Une mole de 12C correspond à 12g de carbone. QCM 16 : AB B. Vrai, 14.0031 x 0.99635+15.0001 x 0.00365. C. Tenir compte aussi du 15N. D. Seulement isotope stable dans la nature (pour l’azote!). E. Aussi 15N. QCM 17 : ABC B. Vrai, m = c.V.M (cf. cours) = 0.5 x 0.01 x 98=0.49g soit 490 mg. E. n = C .N = 0.2 x 10-3 x 6.022x1023 = 3.011x1020.

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QCM 18 : C A. Même s'ils ont des noms différents, ce sont trois isotopes de la famille isotopique de l'hydrogène. B. D est stable c'est donc juste un isotope de H. T par contre est un radio isotope de H. C. Vrai, en effet, il manque le pourcentage de présence de chacun des isotopes dans la nature pour pouvoir pondérer la moyenne. Ne jamais faire 1+2+3 = 6 ---> 6/3 = 2 qui donnerait une masse atomique moyenne de 2. D. Deux atomes sont des isotopes que si leurs Z sont égaux et leur A différents. E. Il faut un nombre de neutrons différent. QCM 19 : AC B. O est aussi un élément caractérisé par un nombre Z. D. Il possède deux neutrons en plus. E. 12C. QCM 20 : ABCE A. Vrai, 16 + 1 + 1 = 18. B. Vrai, 18g/mol, donc pour 25ml (g.) d'eau nous aurons 25/18=1,38 mol. C. Vrai, nous savons que 1 mol => 6,02.1023 molécules d'eau donc 1,38 mol => 8,31.1023 molécules d'eau. Dans une molécule d'eau nous avons 2 atomes d'hydrogène donc 8,31.1023 X 2 = 1,66.1024 atomes d'hydrogène. D. Il y a une concentration de 12mol/L dans la dose que l’on dilue dans 5 doses d’eau, on obtient donc une concentration de 12 / 6 = 2mol/L. E. Vrai, il y a 12 moles d’anis dans un litre et donc 12 x 5.10-3 = 0,06 mol dans 5mL. QCM 21 : AC Les isotopes ont un même Z mais un A différent. QCM 22 : CE A. 82 g/mol. B. 0,0005 (mol/l) × 0,001 (l) × 82 (g/mol) = 4,1.10-5 g soit 0,041 mg. D. Na et K appartiennent à la même colonne.

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STRUCTURE DE L'ATOME QCM 1 : A propos de la structure de l’atome : A. Le modèle de Rutherford constitue le modèle d’atome le plus abouti. B. Les électrons sont de petites particules qui gravitent autour de l’atome. C. Les électrons sont attirés par les charges négatives du noyau. D. Le modèle de Bohr est exact pour l’ensemble des atomes. E. Le modèle de Bohr est adapté aux atomes poly électroniques. QCM 2 : A propos de la spectrophotométrie de flamme A. Elle est basée sur les propriétés quantiques des atomes. B. On pourra la mettre en oeuvre si on possède uniquement un échantillon, une flamme, une fente et un prisme. C. Le prisme va diviser la lumière, nous permettant ainsi d'en calculer sa longueur d'onde. D. C'est une technique régulière de dosage de certains médicaments. E. Elle est à la base de la mise en place du modèle atomique de Rutherford. QCM 3 : A propos du modèle de Bohr A. Celui-ci, établi grâce à la spectrophotométrie de flamme, montre que l'atome est composé d'un noyau et d'électrons gravitant autour de ce dernier selon des niveaux précis d'énergie. B. Il a pu être établi à partir de travaux sur l'hydrogène grâce à sa structure électronique particulière. C. C'est un modèle de l'atome apportant une foule d'informations, avec de nombreuses applications et valable pour la plupart des atomes. D. Les couches K, L, M, etc... du modèle de Bohr correspondent aux différentes valeurs que peut prendre le nombre quantique principal n. E. La généralisation du modèle de Bohr montre que la matière est essentiellement lacunaire (faite de vide) avec un noyau environ 100 fois plus petit que l'atome. QCM 4 : A propos du modèle de Bohr pour l'atome d'hydrogène A. La flamme va provoquer le saut quantique de l'électron unique de l'atome d'hydrogène d'un état dit fondamental vers un état dit excité. B. La différence entre deux niveaux d'énergie est appelée quantum d'énergie. C. Cette différence est la même quelles que soient les couches considérées. D. En étudiant le retour à l'état fondamental de l'électron excité, ce dernier émettant une émission lumineuse caractéristique, on pourra connaître la différence d'énergie entre les deux états. E. Réalisant ceci pour toute les couches de l'atome d'hydrogène, c'est ainsi que Bohr a établi son fameux modèle. QCM 5 : A propos de la structure de l’atome : A. L’atome est extrêmement plus petit que le noyau. B. La couche M peut contenir 18 électrons. C. L’orbite à l’état fondamental est celle la plus proche du noyau. D. A propos de la spectrophotométrie de flamme, l’excitation de l’atome provoque la dissipation des particules. E. C’est lors du retour à l’état excité qu’il se produit une émission lumineuse.

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QCM 6 : A propos des orbitales... A. L'orbitale s décrit une symétrie sphérique. B. Les orbitales de type d sont trois par niveau d'énergie où elles sont représentées. C. L'orbitale s est séparée en 2 par le plan nodal. D. Le plan nodal sépare une orbitale p en 2 lobes positifs. E. Les orbitales de type p forment des angles de 90° entre elles. QCM 7 : Les orbitales suivantes peuvent elles exister? A .n: 1, l: 0, m: 1. B. n: 2, l: 1, m: -1. C. n: 3, l: -2, m: 2. D. n: 3, l: 2, m: 2. E. n: 4, l: 4, m: 3. QCM 8 : Les atomes et leurs orbitales. A. À l'état fondamental un atome est toujours à son niveau énergétique le plus bas. B. Pour des orbitales atomiques ayant la même énergie, les électrons se repartissent avec un nombre minimum de spins parallèles. C. Les orbitales d' 8O se remplissent de la façon suivante: 1s2 ; 2s2 2p4. D. Les orbitales de 15P se remplissent de la façon suivante: 1s2 ; 2s2 2p6 2d5. E. Le remplissage des orbitales d'un atome se fait par ordre croissant d'énergie. QCM 9 : A propos de l'électron... A. Les nombres quantiques n, l et m définissent un électron. B. En connaissant le niveau d'énergie d'un électron on ne peut jamais connaître précisément la localisation de l'électron. C. Deux électrons sur la même orbitale n'ont jamais le même spin, il est opposé: +1 ou-1. D. Les électrons d'un atome décrivent un mouvement de nature ondulatoire. E. La racine carrée de la fonction d'onde qui lui est associée représente la probabilité de présence de cet électron. QCM 10 : Le(s)quel(s) de ces classement par ordre d'énergie croissante des orbitales est (sont) correct(s)? A.1s < 2s < 2p < 2d < 3s < 3p < 3d < 4s < 4p. B.1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 3d < 4s < 4p. C.1s < 2s < 3s < 4s < 2p < 3p < 4p < 3d. D.1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p. E.1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 4p < 4d. QCM 11 : A. Dans l’équation de Schrödinger la valeur |Ψ| fait intervenir les nombres quantiques s, n et l qui définissent les orbitales. B. Le nombre quantique principal n définit le niveau d’énergie de l’électron. C. Le nombre quantique l définit l’orientation de l’orbitale. D. On définit le nombre quantique l par n-1. E. L’équation de Schrödinger permet de calculer la position exacte de l’électron.

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QCM 12 : Les propositions suivantes vous sont présentées comme exactes précisez si ces affirmations sont vraies ou fausses. A. n = 2 ; l= 0 ; m = -2 B. n = 3 ; l = 1 ; m = 0 C. n = 3 ; l = 2 ; m = 2 D. n = 1 ; l = 1 ; m = -1 E. n = 4 ; l = 3 ; m = 4 QCM 13 : A. Le nombre total d’orbitales pour le niveau n = 3 est égal à 9. B. Pour l’orbitale s l’équation de Schrödinger est toujours positive, ce qui nous indique que sa représentation est une symétrie axiale. C. Il existe 3 orbitales p pour chaque niveau. D. On ne peut pas représenter les orbitales autres que s et p car elles sont trop complexes. E. Le principe d’exclusion de Pauli indique que deux électrons de même spin ne peuvent pas se trouver dans la même orbitale. QCM 14 : A. Le principe de stabilité permet d’effectuer le remplissage des orbitales par ordre d’énergie croissante. Dans les items B, C et D on classe les orbitales par niveau d’énergie : B. On peut écrire : 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p. C. On peut écrire : 4d < 5s < 5p < 6s. D. On peut écrire : 6s < 4f < 5d < 6p. E. La règle de Hund explique que dans le remplissage des orbitales de même énergie, les électrons se répartissent avec un nombre maximum de spins parallèles. QCM 15 : A. 10Ne : 1s2 2s2

B. 16S

: 1s2 2s2

2p6

2p6

3s2 4s2

3p2

C. 26Fe : 1s2 2s2

2p6

3s2

3p6

D. 24Cr : 1s2 2s2

2p6

3s2

3p6

E. 29Cu : 1s2 2s2

2p6

3s2

3p6

3d 6

4s2

3d5

4s2

4s1

3d 9

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QCM 16 : Les structures électroniques des éléments suivants sont : A : Pour le Ca (Z=20) : 1s² ; 2s² 2p6 ; 3s² 3p6 ; 4s² B : Pour le Ru (Z=44) 1s² ; 2s² 2p6 ; 3s² 3p6 3d10 ; 4s² 4p6 4d6 ; 5s², C : Pour le Cr(Z=24) 1s² ; 2s² 2p6 ; 3s² 3p6 3d4 ; 4s² D : Pour le Zn (Z=30) 1s² ; 2s² 2p6 ; 3s² 3p6 3d10 ; 4s² E : Pour le Os (Z=76) 1s²; 2s² 2p6 ; 3s² 3p6 3d10 ; 4s² 4p6 4d10 4f14 ; 5s² 5p6 5d6 ; 6s² QCM 17 : A : Dans la classification périodique des éléments, chaque ligne correspond à une période et chaque colonne à une famille. B : La classification de Mendeleïev classe les éléments par leur numéro atomique Z. C : Le nombre d’électrons maximum sur une même couche est de 32. D : Dans la règle de Klechkowski, le niveau 4f est supérieur au niveau 6s. E : Dans la règle de Klechkowski, le niveau 6d est supérieur au niveau 7s. QCM 18 : A propos du tableau de la classification périodique A : Les lanthanides contiennent un niveau (n-2)f. B : Les éléments de la première colonne appartiennent à la famille des alcalino terreux et peuvent se transformer en ions fondamentaux dans le maintien de la cellule. C : Les éléments de la première colonne perdent facilement 1 électron et adoptent la structure électronique du gaz rare de leur période respective. D : Une définition donne les éléments de transitions comme possèdant des orbitales d ou f incomplètes. E : Certains gaz rares ont une structure électronique comportant des électrons non appariés. QCM 19 : On considère le nucléide Be (A=9, Z=4) : A : Son noyau renferme 4 neutrons. B : Dans son groupe, il a l’énergie de première ionisation la plus faible. C : Dans sa période, il a l’énergie de deuxième ionisation la plus faible. D : Il peut facilement donner des ions Be2 +. E : Il possède sur sa couche de valence deux électrons célibataires. QCM 20 : On considère les éléments suivants : Na (Z=11), P (Z=15), S (Z=16), Cl (Z=17), Ar (Z=18) A : L’argon est le plus susceptible de donner un ion. B : L’argon a le rayon atomique le plus grand. C : Le sodium est le plus électropositif. D : Le chlore est le plus électronégatif. E : Le sodium a le plus grand rayon atomique.

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QCM 21 : Concernant l'atome de nickel Z=28 : On donne également : Fe: Z=26, Cu: Z=29. A. Il peut conduire à l'ion Ni2+ de configuration électronique : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2. B. Cet atome possède 2 électrons célibataires à l'état fondamental. C. Cet atome possède le même remplissage de la couche 4s que le fer. D. La configuration électronique du nickel peut s'écrire : [18Ar] 3d84s2 E. Le cuivre possède un électron de moins que le nickel et sa configuration est 3d54s1. QCM 22 : L'oxygène existe essentiellement sous deux formes isotopiques 16O et 18O. A. La configuration électronique de la forme 16O est : 1s22s22p4 B. La configuration électronique de la forme 18O est : 1s22s22p5 C. Le numéro atomique est le même pour les deux formes isotopiques. D. Le nombre de neutrons exprimé par (A-Z) est identique pour les deux formes. E. 16O est moins électronégatif que 18O. QCM 23 : A propos de la classification périodique des éléments : Données : Li: Z=3, C: Z=6, F: Z=9, Cl: Z=17, Br: Z=35. A. Le carbone appartient à la même période que le lithium. B. Le fluor , le Chlore et le Brome appartiennent à la famille des alcalins. C. Une colonne représente une famille tandis qu'une ligne représente une période. D. Appartenir à la même colonne c'est avoir la même structure électronique externe. E. Appartenir au même groupe c'est avoir la même structure électronique externe. QCM 24 : A propos de la classification périodique des éléments : A. 1H est un alcalino-terreux. B. 2He est un gaz rare. C. 7N est plus électronégatif que 8O. D. 15P a un rayon atomique plus grand que 16S. E. Les élements appartenant à une même période ont le même nombre d'électrons. QCM 25 : A propos de la classification périodique des éléments : A. Le 4ème élement de la 3ème période a pour nombre atomique 22. B. Le 2ème élement de la 3ème famille a pour nombre atomique 21. C. Le 3ème élement de la 1ère famille a pour nombre atomique 11. D. Le 3ème élement de la 2ème famille a pour nombre atomique 13. E. L'électronégativité et le rayon atomique varient en sens inverse au sein d'une même période. QCM 26 : Données : P: Z=15 A. Dans une liaison covalente chaque atome apporte un électron célibataire qui est mis en commun avec celui de l'autre atome. B. Les éléments de la 3ème et 4ème période se lient entre eux par des liaisons covalentes simples: c'est la règle de l'octet. C. D'apreès la règle de l'octet deux atomes impliqués dans une liaison covalente simple évoluent vers une couche externe à 6 électrons. D. L'atome de phosphore possède sur sa couche externe 5 électrons célibataires. E. Dans la molécule d'eau l'atome d'oxygène possède deux doublets non liants.

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QCM 27 : Données : O: Z=8, Al: Z=13. A. L'électronégativité évolue en diminuant de la droite vers la gauche et du haut vers le bas dans le tableau périodique. B. L'aluminium est plus électronégatif que l'Oxygène. C. Dans l'acide chlorhydrique HCl, les électrons de la liaison covalente simple ont tendance à être attirés par l'atome de chlore. D. Lors d'une liaison donneur-accepteur, le donneur du doublet d'électron est appelé acide de Lewis. E. Les liaisons ioniques s'obervent uniquement dans les cristaux de sel, dans le vide et dans les milieux hydrophiles. QCM 28 : A : La couche électronique définie par n=3 ne concerne que les atomes de la troisième période de la classification. B : La couche électronique définie par n=3 possède des orbitales de nombre quantique magnétique égal à 3. C : La couche électronique définie par n=3 peut contenir au maximum 18 électrons. D : L’atome de Titane Ti (Z=22) appartient au bloc des éléments de transition. E : L’anion Ti2+ possède, à l’état fondamental, deux électrons célibataires en d. QCM 29 : Parmi les atomes suivants quels sont ceux qui ont tous leurs électrons appariés? A : Na (Z=11) B : Cl (Z=17) C : Sc (Z=21) D : Cr (Z=24) E : Cu (Z=29) QCM 30 : Concernant les propriétés générales des atomes A. L’énergie de 1ère ionisation correspond à l’énergie à fournir à un atome pour lui arracher un électron et le transformer en cation. B. L’énergie de 1ère ionisation et l’affinité électronique varient dans le même sens. C. L’affinité électronique des halogènes (ns2 np5) est importante, ils captent facilement un électron et acquièrent ainsi la configuration du gaz rare de leur période. D. Dans une même période, le rayon atomique augmente avec le numéro atomique, c’est-à-dire avec le nombre de protons (et donc d’électrons). E. L’énergie fournie pour passer d’un atome à un cation bivalent est l’énergie de 2ème ionisation. QCM 31 : Soient les atomes suivants : A ( Z=11 ) ; B ( Z=24 ) ; C ( Z=30 ) ; D ( Z=37 ) ; E ( Z=42 ) A. B et E sont des éléments de transition qui appartiennent à la même famille. E a un rayon atomique supérieur à B. B. D, qui appartient à la famille des alcalins, a une énergie de 1ère ionisation inférieure à E. C. C a une affinité électronique supérieure à B. D. A a une faible énergie de 1ère ionisation et forme facilement un cation monovalent. E. B, C et D appartiennent à la même période (n=4) et leur rayon atomique est tel que : B>C>D.

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QCM 32 : Concernant l’oxygène (8O) A. Sa structure électronique est : 1s2 ; 2s2 2p4. B. Il appartient à la 16ème colonne de la classification périodique. C. Il participe à la chaîne respiratoire mitochondriale, et à la production d’énergie lors de son oxydation par les électrons. D. La réaction suivante : O + e-→ O- est exothermique, c’est-à-dire qu’elle libère de l’énergie. E. Cependant, la réaction O- + e- → O2- libère plus d’énergie. QCM 33 : Concernant l’importance biologique de certains éléments A. Le fluor participe à la structuration des os. B. Zn fait partie de la vitamine B12. C. L’Iode participe à la synthèse des hormones thyroïdiennes. D. Le manganèse est un oligo-élément. E. Le manque de fer provoque une anémie. QCM 34 : Soient les éléments suivants : X : 1s2 ; 2s2 2p6 ; 3s2 3p6 ; 4s2 Y : 1s2 ; 2s2 2p6 ; 3s2 3p6 3d5 ; 4s1 Z : 1s2 ; 2s2 2p6 ; 3s2 3p6 3d10 ; 4s1 A. Z a un rayon atomique inférieur à X. B. Y a une affinité électronique inférieure à X, mais supérieure à Z. C. Ces 3 éléments appartiennent à la même période. D. Ces 3 éléments sont des éléments de transition. E. Leurs énergies de 1ère ionisation sont telles que : XOH>NH2>C2 C2: C3>C1>C2H5>CH3 C3: Br>OH> C2 > CH3 E. RSSR QCM 6 : D A. Ils n’ont pas forcément le même pouvoir rotatoire B. Il n’y pas de lien entre pouvoir rotatoire et configuration absolue. C. Ces deux énantiomères ont des propriétés très souvent différentes. E. Il peut y avoir un méso avec donc un plan de symétrie ce qui annule un stéréoisomère (vu que deux stéréoisomères sont identiques) QCM 7 : CE A. Ce sont des diastéréoisomères géométriques éthyléniques dénommés selon les lettres Z et E. B. E a un point de fusion supérieur car elle peut créer des liaisons inter-moléculaires alors que le Z lui, fait préférentiellement des liaisons intra-moléculaires. D. ex : H3C

CH3

C Br

C H

Ici, la molécule est cis ; les radicaux de la chaîne carbonée sont du même coté mais les substituants prioritaires sont de part et d’autre de la double liaison => E Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

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QCM 8 : B A. Forme méso, ces 2 molécules sont identiques. Énantiomères : 2 molécules différentes. C. C’est une configuration méso = pas d’action sur la lumière polarisée. D. Car c’est une forme thréo. QCM 9 : AD E. Cette molécule est de configuration trans E. QCM 10 : DE A. Cf cours B. Même propriétés physiques C. Mêmes propriétés chimiques QCM 11 : Aucune A. On ne peut pas faire pivoter une Double Liaison B. Cela va changer la forme de la molécule par un changement dans l’angulation. C. C’est la même molécule D. Soit 1R,2S soit 1S,2R E. Il y a même pas de carbone asymétrique dans la molécule. QCM 12 : CE A. Pas en Cram (coudée) B. Verticalement. D. R QCM 13 : B QCM 14 : AB QCM 15 : AC QCM 16 : ABC Trois mêmes molécules représentées différemment. E. Un seul atome peut établir des liaisons hydrogène. QCM 17 : BE

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QCM 18 : ABCDE

E. Vrai, la molécule présente des possibilité de liaisons hydrogène intermoléculaire alors que la molécule

fait des liaisons hydrogène de type intermoléculaire et intramoléculaire. Les liaisons intramoléculaires gênant des liaisons intermoléculaire (concurrence avec celles-ci), sa température d'ébullition est plus élevée. QCM 19 : A QCM 20 : ACDE B. Le carbone asymétrique implique la chiralité d’une molécule, sauf cas particulier (forme méso). QCM 21 : ABCD E. 1 seul . QCM 22 : ABD C. 2 diastéréoisomères sont des stéréoisomères non énantiomères. E. Seul un composé érythro peut être un méso. QCM 23 : B A. Elle en possède 3 car les composés RS et SR sont identiques (méso). C. Elle en possède 2. D. Tout dépend de sa configuration, en thréo c’est un méso. E. L’oxydation de cette molécule de configuration Z (cis dihydroxylation) entraînerait la formation d’un composé méso, donc RS ou SR. QCM 24 : DE A. Elle en présente 3. B. Elle présente 8 stéréoisomères C. Idem.

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QCM 25 : BE A. C'est l'inverse. C. Un carbone est dit asymétrique quand il a 4 substituants différents. D. C'est avec l'indice le plus faible en haut. QCM 26 : C A. C'est l'inverse car COOH est la fonction principale donc c'est le Carbone n°1. B. Ils sont identiques c'est juste que le COOH est devant maintenant. D. Ils sont identiques. E. C'est un composé méso donc il n'a pas d'activités optiques. QCM 27 : A B. OH>NH2>COOH mais il faut mettre le CH3 derrière, donc on fait pivoter la molécule et enfin on trouve S. C. SH>COOH>C6H5, ici pas besoin de faire pivoter car le plus petit substituant est déjà derrière. D. Il n'y a pas de carbone asymétrique. E. OH>C6H5>C2H5 mais il faut mettre le CH3 derrière car c'est le plus petit substituant selon la loi de Cahn-Ingold-Prelog dans cette molécule. QCM 28 : ACE B. Pas le carbone de la fonction acide qui est hybridé sp2. D. Il n'y a pas de plan de symétrie dans cette molécule donc ce n'est pas un méso. QCM 29 : CD A. C’est la même molécule configuration 2R3R B. Ce sont 2 énantiomères 2S3S ( molécule 2) et 2R3R (molécule 3) :un mélange équimolaire des 2 est inactif sur la lumière polarisée. E. Seul le composé érythro peut être méso. QCM 30 : ACD B. Ce sont 2 énantiomères E. Lors d’une rupture hétérolytique. QCM 31 : ABC D. Deux énantiomères ont en général des propriétés biologiques radicalement différentes. E. – COH = CH – CH 3 > – CHOH – CO – Br Le premier carbone est lié: - dans la première chaîne, à 2 carbones et 1 oxygène; - dans la deuxième chaîne, à 1 carbone, 1 oxygène et 1 hydrogène. De ce fait, la première chaîne est prioritaire. QCM 32 : ABCD C. Vrai, 1 : OH ; 2 : NH2 ; 3 : C-R ; 4 : H D. Vrai, on trouve une délocalisation électronique au niveau du cycle, au niveau de la double liaison et jusqu'à l'oxygène de la fonction alcool située du même côté que le cycle. E. Il n'y a pas de C de configuration sp en revanche les atomes de N et de O sont de configuration sp3 car il ne faut pas oublier les doublets non liants !!

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REACTIVITE QCM 1 : A. Une rupture homolytique entraîne l’apparition d’un nucléophile et d’un électrophile. B. Un électrophile est aussi appelé base de Lewis, du fait de la présence de doublets non liants. R R R

-

C

C. Un carbanion est un intermédiaire réactionnel de formule hybridé sp3 qui est donc considéré comme un nucléophile. D. Quand on fait une hétérolyse sur une molécule on obtient obligatoirement une molécule neutre au final. E. Le proton H+ est un acide de Lewis. QCM 2 : À propos du carbocation A. Il peut être obtenu par dissociation d’une molécule organique dans un solvant aprotique. B. Il est hybridé sp2. C. Il subit des attaques nucléophiles. D. On dit que c’est un réactif nucléophile. E. Il est aussi bien stabilisé par effet inductif que par effet mésomère. QCM 3 : À propos du carbanion A. Il est hybridé sp3. B. Il est d’apparence plane. C. Il est le siège de réactions stéréospécifiques. D. Il est aussi bien stabilisé par effet inductif (+I) que par effet mésomère. E. C’est un réactif nucléophile. QCM 4 : À propos des radicaux libres A. Ils proviennent d’une rupture hétérolytique d’une liaison. B. Ils sont déstabilisés par l’encombrement stérique. C. Un radical tertiaire est plus stable qu’un radical secondaire. D. Ils sont stabilisés par effet inductif. E. Ils sont stabilisés par effet mésomère. QCM 5 : À propos du carbanion : A. Il est hybridé sp2. B. C’est un composé chargé négativement donc il est électrophile. C. Il possède au moins un carbone asymétrique D. Bien que possédant une structure plane, il subit une interconversion rapide le rendant statistiquement de forme pyramidale. E. C’est un acide de Brönsted.

.

QCM 6 : À propos du radical C : A. Il peut être soit pyramidal (sp3) avec inversion rapide soit plan (sp2), ceci dépendant de son état d’hybridation de départ. B. Il est créé dans un milieu aqueux fortement polaire. C. L’effet mésomère le rend très stable. D. Il donnera des produits inactifs à la lumière polarisée à la suite d’une réaction avec un autre radical libre. E. Il sera d’autant plus stable qu’il est soumis à un encombrement stérique moindre. Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

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QCM 7 : À propos du buta1,3diène A. Par réfraction aux rayons X on connaît parfaitement l’aspect de la molécule et la longueur de ses liaisons. B. Il possède 3 hybrides de résonance. C. Il possède un hybride de résonance avec des charges partielles + et -. D. La liaison entre les carbones 2 et 3 est de longueur intermédiaire entre la double et la simple liaison. E. La mésomérie se caractérise par un déplacement d’électrons sur la molécule. QCM 8 : À propos de l’effet inductif : A. C’est le résultat de la polarisabilité des liaisons, en d’autres termes, il est le résultat direct de l’électronégativité des différents atomes constituants la molécule. B. + I est un effet inductif attracteur. C. Il se fait « ressentir » sur plusieurs liaisons σ et sera exacerbé par des liaisons π. D. Il a un effet majeur sur l’acidité des molécules organiques. E. Il nous permet de prévoir que : HCOOH a un pKa supérieur à celui de (FCH2)COOH, mais un pKa inférieur a (CH3)3COOH. QCM 9 : À propos de l’effet mésomère : A. Il s’agit du déplacement de doublets d’électrons le long d’une molécule donnée en présence « d’éléments » nécessaires à ce déplacement. B. Le buta-1,2-diène en est l’exemple type, L’effet mésomère y a été démontré par la longueur particulière de ses liaisons, intermédiaires entre la longueur des liaisons simples et doubles. C. L’hybride de résonance du buta-1,3-diène peut être représenté ainsi : δ+ δ− D. Dans CH3CO, le substituant -CO ou est le siège de liaisons conjuguées. E. Les formes limites de résonance nous donnent une bonne idée des structures réelles des molécules subissant des conjugaisons. QCM 10 : À propos de l’effet Inductif et de l’effet Mésomère : A. Un substituant qui a un effet inductif + I aura également un effet mésomère + M et inversement, un substituant avec un effet inductif – I aura un effet mésomère – M. B. L’effet mésomère est toujours prioritaire par rapport à l’effet inductif, c'est-à-dire que quand ils agissent tous les deux sur une même liaison, seul l’effet mésomère se fera « ressentir » d’un point de vue électronique. C. L’effet inductif est de manière générale plus stabilisant pour les intermédiaires réactionnels organiques que l’effet mésomère. D. Ils permettent, de manière générale, d’allonger la durée de vie des intermédiaires réactionnels organiques. E. Ces effets nous permettent de prévoir la régiosélectivité des réactions organiques. QCM 11 : Groupements donneurs +M et groupements attracteurs -M : A. Les groupements ayant un effet +M ont aussi un effet +I. B. Les halogènes sont des donneurs d'électrons. C. Les groupements C=O sont le plus souvent attracteurs d'électrons. D. Dans un système conjugué le groupement aldéhyde possédera une charge négative à la forme limite. E. Le groupement -C≡N est donneur +M.

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QCM 12 : Cas « électrons π -> électrons π » : A. La conjugaison s'effectue sur une succession de liaisons σ, π, σ. B. Le prop-2-énal est le siège de ce cas de résonance. C. Son hybride de résonance est caractérisé par une délocalisation des électrons sur toute la longueur de la molécule. D. La forme limite du prop-2-énal fait apparaître des charges positives et négatives. E. La propylamine est le siège de ce type de résonance. QCM 13 : Autres systèmes conjugués : A. Cas électron impair -> électron π : l'électron célibataire est séparé par une liaison σ de l'électron π. B. Cas électron impair -> électron π : deux carbones voisins ont la garde partagée de l’électron célibataire. C. Les électrons π peuvent être conjugués avec une case vide d'un atome en α du Carbone qui porte la double liaison. D. Les électrons n ne peuvent être conjugués avec des électrons π. E. Les cases vides peuvent être conjuguées avec les électrons π, n, impairs. QCM 14 : Généralités sur la résonance, mésomérie, conjugaison: A. La conjugaison modifie un peu la charge globale de la molécule. B. Les atomes concernés par la résonance doivent être dans un même un plan. C. La mésomérie abaisse le niveau d'énergie de la molécule. D.CH2=CH─CH=CH2 est le siège d'une délocalisation des électrons π sur la molécule. E. Les noyaux benzéniques sont toujours le siège de résonance. QCM 15 : À propos de l’acidité et de la basicité : A. Le CH3-COOH est plus acide que HCOOH. B. HO-CHF-COOH est plus acide que H2N-CHF-COOH C. CH3-NH2 est moins acide que CH3-NH-CH3. D. CH3-COO- est plus basique que Cl-CH2-COO-. E. Plus un acide est faible, plus sa base conjuguée est forte. QCM 16 : Soit la molécule suivante : C6H5-CH2+ A. Cette molécule peut être appelée carbanion. B. Ses formes limites de résonance font toutes apparaître une charge positive. C. Une de ses formes limites de résonance porte une charge positive en méta. D. Il existe 5 formes limites de résonance de cette molécule. E. L’hybride de résonance ne comporte aucune charge négative. QCM 17 : À propos du phénol : A. Le phénol admet six formes limites de résonance. B. 2 formes limites de résonance ont des charges positives ou négatives. C. La fonction alcool fait partie des groupements accepteurs d’électrons. D. On trouve une charge négative en ortho dans deux de ses formes limites de résonance. E. Le phénomène permettant de passer d’une forme limite à l’autre s’appelle relocalisation.

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QCM 18 : À propos de l’aromaticité : A. Avoir un cycle plan est une condition d’aromaticité. B. Avoir des liaisons conjuguées n’est pas une condition d’aromaticité. C. La règle de Hückel est : 4n+2 avec n étant un réel quelconque. D. La caractéristique d’un système aromatique est le fait d’être inodore. E. Quand on a affaire à un cycle qui obéit à la règle de Hückel, le niveau d’énergie de la molécule est encore plus bas donc plus stable. QCM 19 : À propos des intermédiaires réactionnels issus de la chimie organique : A. Ils sont tous formés par rupture hétérolytique d’une liaison mettant en jeu un carbone originellement hybridé sp3. B. Ils sont l’intermédiaire d’une cinétique réactionnelle de type 1. C. Ils sont à l’origine de réactions stéréospécifiques. D. Ils sont essentiellement stabilisés par effets inductifs. E. Ils ont une durée de vie très brève.

QCM 20 : Concernant les grands types de réaction. A. L’hydratation est une réaction d’addition. B. Si on ne considère pas les intermédiaires réactionnels, dans une réaction d’élimination, les carbones impliqué changent d’hybridation, ce qui n’est pas le cas dans la réaction de substitution. C. La réaction d’addition se fait sur un composé saturé riche en électrons π. D. Il existe 2 types de réactions d’additions : les additions électrophiles de 1er ordre, et les additions nucléophiles de 2ème ordre. E. Il y a modification du squelette carboné dans la réaction de transposition. QCM 21 : A. La réaction : aldéhyde + alcool → hémiacétal, est une addition électrophile. B. Il existe 3 types de substitutions. C. Dans un réarrangement, on passe d’un alcène Z à un alcène E (car celui-ci est plus stable) en présence d’une base jouant le rôle de catalyseur. D. Un dérivé halogéné donne un alcène par déshydrohalogénation. E. Dans une substitution nucléophile, l’échange du complément nucléophile avec le groupement partant se fait sur un carbone appauvri en électron. QCM 22 : Soit la réaction non stéréospécifique suivante. Br H3C

CH

CH

CH3

HBr + ...

H2N

A. Il s’agit d’une réaction d’élimination de 2ème ordre. B. Elle s’effectue en 2 étapes. C. Le carbocation intermédiaire formé au cours de la réaction est moins stable que le carbocation suivant : CH3-CH2+ D. On obtient majoritairement le 3amino but-1-ène. E. Cette réaction est régiosélective.

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QCM 23 : Soit la réaction suivante de 1er ordre.

+

Cl



………….

+

-

OH -

A. Cette réaction de SN1 s’effectue en 2 étapes. B. L’intermédiaire réactionnel est un carbocation dont le carbone chargé + est hybridé sp2. C. On obtient 2 diastéréoisomères SR et SS. D. Cl- intervient dans la cinétique de la réaction. E. Le carbone impliqué dans la substitution ne change jamais d’hybridation tout au long de la réaction. QCM 24 : Soit la réaction de déshydrohalogénation sur le composé suivant (2ème ordre). Br H3C

CH2

C

CH

CH3

CH2

NH2

CH3

A. La réaction est stéréospécifique. B. La réaction est régiosélective. C. La réaction passe par un état de transition, où il y a intervention d’une base. D. Un des carbones impliqué dans l’élimination s’hybridera sp2. E. Cette réaction d’élimination se déroule en 2 temps.

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QCM 25 : Le composé suivant peut subir une réaction SN1 en présence d’une base telle que OH-, et une réaction E1. Pour chaque réaction on obtient deux composés. H3 C

C

H5 C2

CH2

C6 H5

Cl

A. Par mécanisme E1, le produit le plus majoritaire est : d’après la règle de Markownikov.

CH3

H C

C C6H5

C2H5

B. Si on rajoutait plus de OH-, la vitesse de réaction de SN1 serait augmentée. C. L’intermédiaire réactionnel est dans les deux cas un carbocation. D. Par SN1, l’alcool obtenu est de configuration R uniquement. E. Le carbocation capte l’électrophile OH- dans une liaison donneur/accepteur. QCM 26 : Comparaison entre SN1 et SN2 A. Le mécanisme SN1 aboutit à une réaction non stéréospécifique B. SN2 passe par un état de transition sp3→sp3d2→sp3 C. L’inversion de Walden se produit lors d’une réaction SN1. D. La stabilité du carbocation détermine la vitesse de la réaction SN1. E. Plus un dérivé halogéné a de substituants sur le carbone où se produit la substitution, plus SN2 est favorisée. QCM 27 : À propos de l’addition, de l’élimination et de la substitution. A. L’addition de HCl en présence de péroxyde donne majoritairement : H2C

CH

CH3

+

HCl

H3C

CH

CH3

Cl

B. Pour un carbone primaire on a presque exclusivement que de la SN2. C. On peut avoir une compétition entre SN1 et E1 qui se réalisent l’une après l’autre. D. Plus un alcène est substitué plus il est stable. E. Les substituants intéressant la réaction SN1 se mettent en position antipériplanaire. QCM 28 : Soit l’alcène CH3CH=CHCH3 en présence d’eau et d’ acide sulfurique. A. Le composé obtenu est le butan-1-ol. B. Le composé obtenu est le butan-2-ol. C. Le composé obtenu est le butan-3-ol. D. On obtient un mélange racémique. E. L’alcène de départ a une isomérie Z/E.

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QCM 29 : L’effet inductif a des conséquences sur l’acidité des acides organiques. Soit 4 acides : HCOOH ; Cl3C-COOH ; ClCH2-COOH ; CH3-COOH. Et on donne les Ka suivant: 0,23 ; 1,4.10-3 ; 1,77.10-4 ; 1,76.10-5. A. Si on classe ces acides par ordre d’acidité décroissant, cela donne : Cl3C-COOH > ClCH2-COOH > HCOOH > CH3-COOH B. Ainsi on fait correspondre les différents Ka pour chaque acide: Ka (Cl3C-COOH) = 1,76.10-5 Ka (ClCH2-COOH) =1,77.10-4 Ka (HCOOH) = 1,4.10-3 Ka (CH3-COOH) = 0,23 C. Dans Cl3C-COOH les atomes de chlores ont un effet inductifs attracteurs donc ils attirent les électrons de la fonction carboxylique, ce qui rend l’hydrogène très mobile. D. A l’inverse, dans HCOOH, l’hydrogène exerce un effet inductif donneur ce qui diminue la mobilité de l’hydrogène de la fonction carboxylique. Ainsi cet acide est plus faible que Cl3C-COOH. E. L’effet inductif explique qu’en solution, Cl3C-COO- est moins réactif que CH3-COO-. Ce dernier captera donc un proton plus facilement et sera ainsi considéré comme étant une base plus forte. QCM 30 : Soient 5 molécules suivantes : A B

C

CH3

CH3

D O

Cl

CH2F

COOH

O

H3C

H3C

O

OH CH3

CH2I

OH

OH

E

COOH

On donne les valeurs de pKa suivantes : 2.57, 2.87, 3.16, 4, 5 A. On retrouve un effet inductif attracteur dans les molécules C , D et E. Il est supérieur dans la molécule D par rapport à la C ou la E. B. Le pKa de la molécule C est de 4. C. Le pKa de la molécule A est supérieur à celui des 4 autres molécules car elle présente un effet inductif donneur important par son groupement isopropyle. D. Le pKa de la molécule E est de 3,16. E. Une liaison C-I est plus sensible à l’effet inductif qu’une liaison C-Br car l’échelle de polarisabilité diminue lorsque le volume atomique diminue. QCM 31 : Soit les composés suivants : Acide 3-chloropropanoique(1); acide 3-iodopropanoique(2); acide 3-fluoropropanoique(3); acide propanoique(4); acide 3-isopropylpropanoique(5) A. Le pka de (1) est supérieur a celui de (3). B. La densité électronique en (2) est moins homogène qu'en (3). C. Par ordre d'acidité croissant, on trouve : 5>4>2>1>3. D. Par ordre d'acidité croissant, on trouve : 2>1>3>4>5. E. Par ordre d'acidité décroissant, on trouve : 3>1>2>4>5.

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QCM 32 : Soit le pentane en solution, avec du dichlore dans des conditions expérimentales permettant à la réaction d’avoir lieu : A. Il va se produire une substitution nucléophile en chaîne. B. Ce mécanisme de substitution se caractérise par trois phases. C. Lors de la phase de propagation, il y a création de HCl. D. Le produit carboné majoritairement obtenu, à savoir le 2 chloro pentane, si il est isolé et mis en solution avec de la potasse diluée dans un solvant peu polaire, va pouvoir réagir par une réaction de type SN2 pour former du pentanol. E. L’action de la potasse diluée dans un solvant peu polaire, sur uniquement le stéréoisomère R du 2 chloro pentane en solution, donne un mélange racémique optiquement inactif. QCM 33 : Soit la molécule suivante : H

H3C

C H

OH

C CH2

HC Cl

A. Cette molécule est un stéréoisomère éthylénique de type Z. B. On retrouve tous les états d'hybridations du carbone dans cette molécule. C. Cette molécule est le 1chloro pent-3-énol. D. Ce composé est stabilisé par effet mésomère. E. Le chlore exerce un effet inductif attracteur au sein de ce composé. QCM 34 : A propos de la Mésomérie : A. Lorsque l’acidité augmente, le Ka diminue et le pKa augmente. B. La mésomérie a un rôle stabilisateur sur la molécule qui acquiert un niveau énergétique inférieur. C. Les molécules suivantes sont des formes mésomères : O Cl

O Cl

CH2CH3

CH2CH3

D. Un composé aromatique est toujours formé d’un cycle plan car conjugué ; il est difficile de le déstabiliser par ajout d’hydrogène. E. Le cycle suivant est un composé conjugué non aromatique :

+

S

H

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QCM 35 : A propos des effets inductifs et mésomères : A. Une double liaison est plus sensible à l'effet inductif car elle possède une liason л. B. Les halogènes sont des substituants inductifs attracteurs, caractérisés par un effet inductif - I, mais sont des groupements mésomères donneurs, caractérisés par un effet + M. C. À partir de l'hexa-1,3-diène, on peut construire deux formes limites ou mésomères, qui permettent d'établir un hybride de résonance. D. Pour qu'un effet mésomère soit possible, il faut obligatoirement que tous les atomes soient dans le même plan. E. Pour plus de stabilité pour la molécule, un effet inductif ou mésomère peut supprimer une charge. QCM 36 : Effet mésomère : A. Un effet mésomère peut se produire entre une liaison п et une orbitale vide, séparés tous les deux par une liaison sigma. B. L'effet mésomère stabilise plus que l'effet inductif. C. Le fluor est un groupement donneur(+M). D. Dans le but-2-énal l'effet mésomère s'étend sur deux liaisons. E. Les formes mésomères suivantes sont possibles:

QCM 37 : Effet inductif : A. Le pKa de HCOOH est supérieur à celui de CH3COOH. B. Le pKa de FCH2COOH est inférieur à celui de ClCH2COOH. C. Plus une liaison est polarisable plus elle est insensible à l'effet inductif. D. Le fluor est un substituant attractif de l'effet inductif. E. Un résidu méthyl est un meilleur substituant donneur de l'effet inductif qu'un résidu éthyl. QCM 38 : A propos de l’effet mésomère. A. La mésomérie se caractérise par la formation d’un nuage électronique dû à la délocalisation des électrons π . Ainsi, la stabilité de cette molécule sera augmentée. B. La molécule CH3-CH=CH-O-H présente une mésomérie. C. L’hybride de résonance de Br-CH2-CH=CH-CHO est : -

O Br

H

D. Les atomes concernés par la mésomérie sont forcément dans un même plan. E. Les formes limites d’une molécule ne sont en fait jamais observées dans la nature, la représentation la plus proche de la réalité étant l’hybride de résonance. QCM 39 : A propos des ruptures hétérolytiques et homolytiques: A. Une rupture radicalaire permet l'apparition de deux radicaux. B. Une rupture hétérolytique donne lieu à un élément éléctrophile et un autre nucléophile qui sont respectivement chargés positivement et négativement. C. Un carbocation peut naître d'une rupture hétérolytique. D. Un élément nucléophile est aussi appelé base de Lewis. E. Ces deux types de ruptures sont définitives car elle elles se stabilisent immédiatement en interagissant avec le milieu, sans former de liaisons.

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QCM 40 : Carbocation, carbanion, rupture homolytique et hétérolytique A. Lors d'une rupture hétérolytique, l'atome qui conserve le doublet d'électron est appelé base de Lewis: c'est donc un électrophile. B. H+ est un nucléophile. C. Les radicaux sont stabilisés par encombrement stérique et effet inductif. D. Un carbocation est hybridé sp². E. Un carbanion possède un doublet dans une orbitale sp3 et il résulte d'une rupture hétérolytique. QCM 41 :A propos des intermédiaires réactionnels du carbone: A. Le carbanion possède un doublet non liant, il est donc de structure tétragonale. B. Un carbanion et un carbocation peuvent former entre eux une liaison covalente. C. Le carboradical est formé par apport d'energie, sa stabilité diminue avec l'encombrement stérique. D. Une addition d'un élément éléctrophile sur un carbocation est dite non stéréospécifique, car elle peut se faire de chaque cotés du plan. E. Les effets inductifs et mésomères ne stabilisent en rien ces intermédiaires réactionnels du carbone. QCM 42 : A propos des carbocations : A. Du fait de l'hybridation sp2 du carbocation, les atomes d'une molécule en présentant un sont dans un même plan. B. Ils sont stabilisés par effet mésomère +M. C. Ils sont stabilisés par effet inductif -I. D. Ils sont susceptibles d'être formés par un solvant protique. E. Ils sont considérés comme des bases de Lewis. QCM 43 : A propos des carbanions : A. Ils ne possèdent qu'un seul électron libre. B. Les carbanions sont statistiquement plans et de configuration sp3. C. Ils sont stabilisés par encombrement stérique. D. Un OH sera plus stabilisant qu'un atome de Cl. E. Ils sont considérés comme des acides de Lewis. QCM 44 : Concernant les radicaux : A. Ils sont stabilisés par effet inductif et mésomère. B. Ils ont une forme statistiquement pyramidale. C. Ils se forment en milieu apolaire, comme les carbanions et les carbocations. D. Les radicaux suivants sont classés selon leur stabilité : C2H5 CH3 CH3-C° > CH3-C° H H E. Les carbanions, les carbocations et les radicaux ne font que des réactions stéréospécifiques. QCM 45 : A propos de la chimie organique : A. Une rupture hétérolytique conduit à la formation de composés radicalaires. B. Un acide de lewis est un électrophile. C. Tous les nucléophiles sont chargés. D. Le carbocation et le carbanion sont plans. E. Seul le carbocation est plan. Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

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QCM 46 : A propos de la chimie organique : A. Le carbocation se stabilise par effet inductif donneur. B. Le carbanion se stabilise par effet inductif attracteur. C. Le carbocation et le carbanion peuvent être stabilisés par effet mésomère. D. Dans l'effet inductif, les substituants attracteurs sont : F>Cl>Br>I>OH>NH2. E. Les électrons π sont moins polarisables que les électrons σ. QCM 47 : A. Les bases de Lewis, pouvant être obtenues par rupture hétérolytique, ont des doublets non liants qui ont tendance à réagir avec un électrophile possédant une orbitale vide. B. Plus un carbocation est hydrogéné plus il est stable. C. L’addition d’un atome électrophile sur un carbocation est non stéréospécifique. D. Plus un carbanion est lié à des atomes ayant un effet inductif attracteur plus il est stable. E. Cl3C- est plus stable que Cl2CH-. QCM 48 : Soit l’action du méthanol sur le 2-bromo-2-méthylbutane par une substitution dans un solvant polaire. A. C’est une réaction de type SN2. B. Les réactions de types SN2 passent par un état de transition : un carbocation. C. La vitesse de cette réaction dépend des concentrations en méthanol et en 2-bromo-2méthylbutane. D. Si on remplace le 2-bromo-2-méthylbutane par du 2-bromopropane la réaction est plus rapide. E. On obtient un mélange racémique. QCM 49 : Soit la réaction entre la molécule X et HCl : COOH

H

HO

+

HCl

Y

H

A. Le produit Y est de conformation S. B. La réaction évolue majoritairement vers un type SN2. C. C'est une réaction en 2 étapes. D. Le produit Y obtenu est un racémique. E. Contrairement à une réaction de type SN2, la cinétique ne dépend pas de [HCl].

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QCM 50 : Soit la réaction suivante à température élevée : Données : Poids moléculaire de X > Y, KOH concentrée dans le milieu. CH3

+

Na OH

X

+

Cl

+

Y

Cl

A. Il s'agit majoritairement d'une réaction de type SN1. B. La cinétique réactionnelle est fonction de [OH-]. C. La molécule X est majoritairement : CH3 OH

D. La molécule Y est : K-OH E. Cette réaction est une élimination antiparallèle. QCM 51 : Soient les réactions suivantes : (a) CH3-CH2-CH2-C(CH3)2-F + Cl- => CH3-CH2-CH2-C(CH3)2-Cl + F(b) CH3-CH2-Br + F- => CH3-CH2-F + BrA. La réaction (a) est très probablement une réaction de type SN1. B. Dans la réaction (a) on obtient comme produit un mélange racémique. C. (b) est très probablement 'une SN1. D. SN1 est plus gêné(e) par l'encombrement stérique que SN2. E. SN2, contrairement à SN1, change toujours la configuration absolue, c’est l'inversion de Walden. QCM 52 : Soit la réaction suivante : CH3-CH2-C(Cl)(CH3)-CH(CH3)2 +OH-=> (a) + CH3-CH=C(CH3)-CH(CH3)2 (b) + H2O + ClOn constate expérimentalement que la cinétique est indépendante de [OH-]. A. Il s'agit d'une réaction d'élimination d'ordre 1. B. Le composé (a) est majoritaire. C. Pour les 2 produits obtenus (a) et (b), le stéréoisomère éthylénique E sera majoritaire par rapport au stéréoisomère éthylénique Z car il sera doté d'une stabilité supérieure. D. La réaction s'effectue en position anti-périplanaire. E. On augmente la cinétique de la réaction en utilisant comme substrat du CH3-CH2-CH(Cl)-CH2CH(CH3)2. QCM 53 : Concernant les réactions de type E1 et E2 A. Une réaction d’élimination tend à une saturation du composé, une réaction d’addition tend à une désaturation. B. La règle de Zaitsev permet de déterminer l’unique produit issu d’une réaction d’élimination. C. D’après la règle de Zaitsev, une réaction d’élimination sur le 2-chloropentane donnera préférentiellement du pent-2-ène. D. L’élimination E2 est régiosélective. La cis-élimination sera largement favorisée par rapport à la trans-élimination. E. Les réactions du premier ordre (de type E1 et SN1) sont non-//stéréospécifiques et leur vitesse dépend uniquement de la concentration de la molécule de départ.

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QCM 54 : Soit la réaction suivante :

Pr Et

+

C

Br

-

Cl

-

+

Produit

CH3 Cl

A. Cette réaction passe par un carbocation intermédiaire, elle se fait donc très rapidement car celui – ci est instable. B. La réaction se fait plus vite sur cette molécule que sur t-Bu-Cl. C. Si le carbone central de la molécule initiale avait eu pour substituants uniquement des hydrogènes et le chlore : la substitution nucléophile de type I aurait été privilégiée. D. Les produits finaux de cette réaction sont, en égale proportion, de configuration R et S même si le substrat est de configuration S. Cette réaction est donc non stéréospécifique et le mélange final est dit racémique. E. Cette réaction est une substitution nucléophile de type I : en effet, elle est facilitée par l’encombrement stérique de la molécule. QCM 55 : À propos des éliminations : A. Lors d’une élimination E1, le mélange obtenu est un racémique des configurations CIS et TRANS. B. La vitesse d’une élimination d'ordre 2 est donnée par : k [R-X] [B -]. C. Dans l’élimination E2, l’halogène et l’hydrogène peuvent être éliminés soit du même côté de la molécule et donner la configuration CIS ; soit être éliminés de chaque côté de la molécule et donner alors la configuration TRANS. D. Lors d’une élimination E2, les orbitales restantes (une vide et une avec deux électrons) se transforment en orbitales s et mettent les électrons en commun : on a ainsi formation de la liaison π de l’alcène final. E. D’après la règle de Zaitsev qui s’applique aussi bien à E1 qu’à E2 : l’hydrogène doit être éliminé du C en α le moins hydrogéné afin que l’alcène final soit le plus substitué et donc le plus stable possible.

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REACTIVITE : CORRECTIONS QCM 1 : CE A. C’est une rupture hétérolytique B. Base de Lewis = nucléophile D. Il existe trois types de ruptures hétérolytiques (Rhe) : -Rhe d’une molécule neutre donne un anion et un cation -Rhe d’une molécule cationique donne un cation et une molécule neutre -Rhe d’une molécule anionique donne un anion et une molécule neutre. QCM 2 : BCE A. Solvant protique. D. Réactif électrophile. QCM 3 : AE B. Pyramide à inversion rapide. C. Non stéréospécifique D. Effet inductif - I QCM 4 : CE A. Rupture homolytique B. Stabilisé par encombrement stérique D. Uniquement par mésomérie et encombrement stérique QCM 5 : Ø A. sp3. Ne pas oublier le doublet non liant du carbone. B. Il est chargé négativement, donc il attire les composés positifs, il est donc nucléophile. C. S’il possédait au moins un carbone asymétrique, sans autre carbone chiral ce serait celui qui porterait le doublet non liant, or avec seulement 3 substituants, il existe un plan de symétrie et donc ce carbone-là ne peut être asymétrique.

Exemple : D. C’est l’inverse ! Du fait de son hybridation sp3 il a une structure pyramidale mais il subit une interconversion rapide le rendant statistiquement plan. E. C’est une base de Lewis... Les acides de Lewis ont une case quantique vide pouvant recevoir, par une liaison dative, un doublet non liant d’une base de Lewis...Les acides ou les bases de Brönsted se définissent par leur capacité à capter (base) ou relarguer (acide) un ion H+. QCM 6 : ACD B. Il est le résultat d’une rupture homolytique donc il est créé dans un milieu fortement apolaire mais en présence d’énergie sous la forme hν. D. Oui car il est non stéréospécifique. E. Il est stabilisé par un fort encombrement stérique.

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QCM 7 : ADE B. 3 formes limites de résonances et un hybride de résonance C. La « somme » des 3 formes de résonance (l’hybride et les 2 formes limites) donne un composé stable neutre. QCM 8 : CDE A. C’est le résultat de la polarisation des liaisons, en d’autres termes, il est le résultat direct de l’électronégativité des différents atomes constituants la molécule B. + I est un effet inductif donneur, - I est un effet inductif attracteur D. En attirant ou en repoussant le doublet qui lie un atome quelconque avec un atome d’hydrogène qui s’échappera ainsi plus ou moins facilement, influençant donc le pH (teneur en H+) du milieu. E. Le fluor est un puissant attracteur donc le H du COOH partira plus facilement, (FCH2)COOH aura donc une plus grande acidité que HCOOH d’où un Ka supérieur d’où un pKa inférieur. A l’inverse, les 3 CH3 on un effet donneur, ce qui va stabiliser le H du COOH qui partira moins facilement (CH3)3COOH aura donc une plus faible acidité que HCOOH d’où un Ka inférieur d’où un pKa supérieur. QCM 9 : A B. Le butadiène ou buta-1,3-diène en est l’exemple type, L’effet mésomère y a été démontré par la longueur particulière de ses liaisons, intermédiaires entre la longueur des liaisons simples et doubles. C. On peut décrire la délocalisation du buta-1,3-diène de la manière suivante à l’aide de ses formes limites de résonance : Ce qui nous permet d’en déduire son hybride de résonance : δ+ δ− D. NON c’est le siège d’une mésomérie tout simplement. Pour qu’il y ait des conjugaisons, il faut que la délocalisation d’électrons ou mésomérie agisse sur plus d’une liaison ce qui n’est pas le cas ici (mais qui peut l’être selon la molécule dans laquelle se retrouve le CO). E. Les formes limites de résonance n’existent pas, elle nous permettent juste de prévoir la structure de l’hybride de résonance, véritable forme d’une molécule subissant une ou des mésoméries. QCM 10 : BE A. Les deux effets ne sont pas liés ! Le meilleur exemple sont les halogènes qui ont un effet – I et un effet + M. C. C’est l’inverse. D. F Ils peuvent autant les stabiliser que les déstabiliser… QCM 11 : BCD A. Pas forcément: exemple des halogènes: ils sont +M et –I. E. Groupement –M. QCM 12 : BCD A. . E. Aucune résonance sur cette molécule.

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QCM 13 : AC B. Les carbones qui partagent le radical sont séparés par deux liaisons. D. Si, ils le peuvent ! X

CH

Y

X

+

CH

Y _

E. Pas avec les électrons impairs. QCM 14 : BCDE A. Règle de conservation de la charge. QCM 15 : BDE A. CH3 : effet inducteur donneur. C. Même raison que A. QCM 16 : BDE A. Carbocation. C. Ortho, para ou sur le groupement CH2. QCM 17 : D A. Il en a 5 (voir vignette du cours). B. Les trois formes intermédiaires ont des charges. C. OH est un donneur d’électrons par effet mésomère (il a deux doublets non liants). E. Délocalisation. QCM 18 : AE B. Les doubles liaisons sont nécessaires à la conjugaison et donc à l’aromaticité. C. n est un entier positif ou nul. D. Au contraire l’odeur spécifique est une caractéristique de l’aromaticité. QCM 19 : BE A. Pas le carbone radicalaire. B. Qui se réalise en 2 étapes (ou 3 pour le radical carboné) C. Non stéréospécifique car l’attaque peut se faire de deux côtés par exemple : N E

N = Nucléophile, E = électrophile N E D. Ils sont essentiellement stabilisés par des effets mésomères QCM 20 : ABE C. Elle se fait sur un composé insaturé riche en électrons π. D. Il n’y a aucun rapport. Une addition de 1er ordre peut être électrophile ou nucléophile. Pareil pour les additions de 2ème ordre. QCM 21 : BDE A. Nucléophile. C. Catalysée par un acide. Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

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QCM 28 : BDE A. F Le composé obtenu est le butan2ol

CH3CHCH2CH3  OH

La suite réactionnelle est : CH3CH=CHCH3 + H2SO4 → CH3CH+CH2CH3 + H2O → CH3CHCH2CH3 → CH3CHCH2CH3   + HO H

OH

QCM 29 : ACE B. Acidité↑ => Ka ↑ = pKa ↓ donc Ka (Cl3C-COOH) 0,23 et ainsi de suite ... D. L’hydrogène n’a pas d’effet inductif ! QCM 30 : ADE B. 2.87 C. Ce n’est pas un radical isopropyl QCM 31 : AE Ordre d'acidité croissant : 3>1>2>4>5 d'ou ordre d'acidité décroissant :5>4>2>1>3. B. Le fluor exerce un effet inductif plus fort et concentre plus les électrons que l'iode. QCM 32 : BC A. Se produit une substitution radicalaire en chaîne. D. On obtient du pentan-2-ol, le reste est vrai E. SN2 est une réaction stéréospécifique (inversion de Walden), on obtient donc du 2S pentan-2-ol qui est optiquement actif QCM 33 : CE A. Car elle est E ! B. Il n'y a pas sp. D. On ne retrouve aucune forme de mésomérie dans cette molécule. QCM 34 : BDE A. Lorsque l’acidité augmente , le Ka augmente et le pKa diminue. C. O

O Cl

CH2CH3

Cl

CH2CH3

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QCM 35 : ABC D. Seulement les atomes concernés E. Il y a toujours respect des valences. QCM 36 : ABCE D. Sur 3 liaisons car:

E. Vrai, car on a une double liaison (donc des électrons п) et un doublet d'électrons séparés par une liaison sigma. QCM 37 : BD A. C'est l'inverse; plus il y a un effet inductif donneur moins la molécule est acide( donc pKa plus grand) B. Vrai, plus il y a un effet inductif attracteur plus le pKa est faible.(or F>Cl) C. Plus une liaison est polarisable plus elle est sensible à l'effet inductif. E. C'est l'inverse. QCM 38 : ADE B. Equilibre céto-énolique. C.

Br

CH

O

+

-

H

QCM 39 : ACD B. Les deux peuvent aussi être neutres. E. Un nucléophile formé peut réagir à nouveau, tout comme un électrophile. QCM 40 : DE A. Une base de Lewis est un nucléophile. B. H+ est un électrophile. C. Les radicaux sont stabilisés par encombrement stérique et effet mésomère. QCM 41 : AB C. Elle augmente avec l'encombrement stérique. D. C'est une addition d'un élément nucléophile. E. Les deux peuvent les stabiliser. QCM 42 : BD A. Ca dépend de l'état d'hybridation de ses substituants. C. Stabilisés par effet inductif +I E. Carbocations = acide de Lewis car accepteurs d'électrons. QCM 43 : B A. Ils ont un doublet d'électrons libre C. Ce sont les radicaux qui sont stabilisés par l'encombrement stérique D. C'est l'inverse (cf cours) : Les halogènes sont plus stabilisants que les alcools. E. Carbanions = bases de Lewis car donneurs d'électrons.

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QCM 44 : D A. Les radicaux sont stabilisés par effet mésomère et encombrement stérique B. Ils sont statistiquement plans. C. Les carbanions et les carbocations se forment en milieu polaire (milieu protique) D. C2H5 CH3 CH3-C° > CH3-C° H H E. NON stéréospécifiques QCM 45 : BE A. Donne des électrophiles et des nucléophiles. C. Ont peut avoir des nucléophiles chargés ou neutres (idem avec les électrophiles). D. Le carbanion est STATISTIQUEMENT plan! Cela ne veut pas dire qu'il est plan.... QCM 46 : ABCD E. C'est l'inverse. QCM 47 : ADE B. Plus un carbocation est stable plus il est substitué, ou plus il a des substituants +I C. Nucléophile qui doit attaquer un carbocation. QCM 48 : E A. SN1 B. État de transition = état intermédiaire dans lequel le substituant nucléophile est en train de se lier et où le substituant remplacé est en train de partir. C. v = [2-bromo-2-méthylbutane] car réaction d'ordre 1. D. La vitesse est proportionnelle à la stabilité du carbocation intermédiaire. + un carbocation intermédiaire est substitué plus la vitesse est élevée. QCM 49 : B A. SN2 stéréospécifique (inversion de Walden). C. Une seule étape car état de transition. D. On obtient un seul composé E. Il s'agit d'une SN2. QCM 50 : BDE A. Il s'agit d'une E2 car la température élevée oriente vers une élimination, et la base forte et concentrée qu'est OH- oriente vers un type 2. On rappelle aussi que E2 est favorisée par un substrat stable (ici stabilité grâce au phénol +++). B. Vrai. E2 : v = k[OH-][molécule]. C. C'est le produit obtenu pour une SN. QCM 51 : A A. Vrai, il s'agit d'un composé tertiaire. B. Il n'y a pas de carbone asymétrique. C. Composé primaire =>SN2. D. Action préférentielle de SN1 sur les composés tertiaires car stabilisation du carbocation intermédiaire. E. Pas toujours inversion de configuration car l'ordre de priorité peut changer. Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

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QCM 52 : AB CH3-CH2-C(CH3)=C(CH3)2 = (a) A. Vrai car cinétique indépendante de la concentration de la base. B. Vrai car les 2 carbones au niveau de la double liaison sont tous les 2 substitués contrairement à la molécule (b) qui porte un hydrogène à ce niveau. C. Pas de stéréoisomérie éthylénique au sein de la molécule (a). D. On parle de trans-élimination pour E2 (anti-périplanaire). E. On diminue la cinétique car ce nouveau substrat est avec un carbone secondaire (vs carbone tertiaire). QCM 53 : CE A. C’est l’inverse! B. Elle permet de déterminer le produit MAJORITAIRE (alcène le plus substitué) issu de la réaction (il y a plusieurs produits, ce n’est qu’une question d’équilibre) . D.La trans-élimination est favorisée. QCM 54 : BD A. Ici, on a un C tertiaire : donc SN1 est privilégiée. SN1 passe bien par un carbocation intermédiaire mais c’est une réaction lente. B. Vrai, car le carbocation intermédiaire serait plus stable car effet inductif donneur +++. C. Sur un carbone primaire, c’est SN2 qui est privilégiée. E. La réaction est facilitée par l’effet inductif produits par les substituants de la molécule qui stabilisent le carbocation. Ce n’est pas l’encombrement stérique de ces substituants qui est intéressant pour la stabilisation. QCM 55 : BE A. Les mélanges racémiques ne concernent que les stéréoisomères avec des C asymétriques (donc présentant un pouvoir rotatoire), pas les diastéréoisomères éthyléniques. De plus la configuration TRANS est toujours plus représentée que la configuration CIS (85% contre 15% environ) car elle est plus stable, les substituants étant éloignés le plus possible les uns des autres. C. L’halogène et l’hydrogène sont toujours éliminés en position antipériplanaire, c'est-à-dire : dans le même plan mais sur des côtés opposés. Cette position de départ n’a rien à voir avec les configurations CIS et TRANS prises ensuite par la molécule. D. Ces orbitales se transforment en orbitale p : s + s ne pouvant pas donner de liaison π.

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PARTIE III CHIMIE ORGANIQUE DESCRIPTIVE Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

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REACTIONS QCM 1 : Propriétés communes aux hydrocarbures A. Sous le terme d’hydrocarbures, on regroupe des composés constitués uniquement par des atomes de C et de H. B. Les hydrocarbures monocycliques saturés sont de forme CnH2n C. En passant des alcanes aux alcènes puis aux alcynes, on augmente le degrés d’insaturation des composés. D. Un véhicule de masse 1340kg contenant un plein d’essence de 56 litres sera plus légère que le même véhicule avec un plein de gazole. E. Les différences d’état physiques des hydrocarbures à température ambiante s’expliquent par l’augmentation des températures de fusion et d’ébullition des alcanes parallèlement à l’augmentation de la longueur de la chaîne carbonée. QCM 2 : Interactions moléculaires. Combustion. A. L’apparition d’une double liaison dans un composé entraîne une diminution des interactions intermoléculaires et donc une diminution de leur température de fusion et d’ébullition. B. La température d’ébullition d’un oct-1-yne est inférieure à celle d’un oct-1-ène. C. La combustion d’un hydrocarbure correspond à l’oxydation brutale du composé aboutissant à la formation de CO2, H2O et d’un produit final de réaction. D. Pour faire le bilan thermodynamique d’une réaction de combustion, on soustrait l’énergie de liaison (signe -) à l’énergie libérée lors de la combustion (signe +). E. L’énergie d’une liaison C=O est très nettement supérieure à celle d’une simple liaison C-C. QCM 3 : Soit le 3méthylhexane en présence de dichlore (Cl2), à forte température. A. Cette réaction se déroule en 3 phases : initiation, propagation, arrêt. B. Dans le mélange on a seulement des composés de configuration R. C. On obtient à la fin un mélange racémique. D. L’un des intermédiaires de la réaction est un carbanion. E. Dans la phase d’arrêt on peut obtenir plusieurs composés notamment un alcane avec 14 atomes de carbone. QCM 4 : Soit l’alcane CH3CH2CH3 en présence de dibrome (Br2) à forte température. A. Durant la phase d’initiation on obtient 2 radicaux brome. B. L’un des intermédiaires de la réaction est un carbanion. C. Le radical est une molécule stable. D. Comme produit final on obtient entre autres le 2bromopropane. E. Cette réaction peut être qualifiée de substitution radicalaire en chaîne. QCM 5 : Alcanes A. En raison de leur longue chaîne carbonée, les alcanes sont des composés très réactifs. B. Les alcanes sont des composés insaturés de type CnH2n+2 C. Les alcanes peuvent réagir par substitution radicalaire spontanée au cours de laquelle un radical instable vient taper un alcane qui à son tour devient radicalaire et assure ainsi la propagation de la réaction. D. La réaction radicalaire s’arrête lorsque 2 radicaux réagissent entre eux et redeviennent stables : c’est phase de terminaison. E. Les alcanes peuvent également réagir avec le difluor.

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QCM 6 : Hydrogénation catalytique du 3méthylpent-1-ène. A. Cette addition est une cis addition. B. La molécule obtenue est le 3méthylpentane. C. On obtient un mélange racémique. D. Le composé obtenu est de configuration R. E. On a réalisé une addition simultanée sur un alcène. QCM 7 : Alcènes A. L’hydrogénation des alcènes est une CIS hydrogénation c’est-à-dire que les 2H se fixent du même côté par rapport au plan de la molécule. B. Par leur hydrogénation, on passe d’un composé insaturé à un composé saturé. C. Soit la molécule suivante soumise à une hydrogénation, la réaction peut être écrite comme suit : H3C

CH3 H3C

CH3

H3C

CH3

H2 H3C

H

H

CH3

D. La molécule obtenue est une molécule asymétrique E. Dans ces processus d’hydrogénation, la présence du nickel permet l’adsorption des atomes d’H et ainsi la cis addition. QCM 8 : A propos de l’hydrohalogénation : A. Il peut s’agir d’une substitution électrophile. B. Il peut s’agir d’une substitution radicalaire. C. Il peut s’agir d’une addition radicalaire. D. Il peut s’agir d’une addition électrophile. E. Il peut s’agir d’une addition nucléophile. QCM 9 : A propose de l’hydrohalogenation, mécanisme électrophile : avec HBr. A. Le mécanisme fait intervenir comme intermédiaire réactionnel un carbanion. B. Le mécanisme fait intervenir un carbocation comme intermédiaire réactionnel. C. Le mécanisme fait intervenir un radical comme intermédiaire réactionnel. D. C’est une réaction stéréospecifique : cis-addition. E. C’est une réaction régioselective, c’est-à-dire que l’addition de Br sur l’un des carbones porteurs de la double liaison se fait préférentiellement sur le carbone le plus substitué. QCM 10 : A propos de l’hydrohalogenation, mécanisme radicalaire : avec HBr. A. C’est une réaction qui se déroule en une phase. B. Il existe une phase d’initiation faisant intervenir l’alcène. C. Lors de l’initiation, le peroxyde est chauffé pour donner un radical qui attaquera l’alcène, qui à son tour attaquera le HBr, donnant un dérivé halogéné. D. La phase d’arrêt correspond à la rencontre de 2 radicaux présents dans la réaction. E. Br• produit grâce au peroxyde de benzoyle à forte température agissant sur HBr, intervient dans la phase de propagation en s’additionnant préférentiellement au niveau du carbone le moins substitué sur l’alcène présent.

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QCM 11 : A propos de l’halogénation d’un alcène par Br2 suivant un mécanisme électrophile : A. Il s’agit d’une réaction stéréospécifique trans. B. Elle met en jeu une rupture hétérolytique de Br2 aboutissant à la libération d’un Br- et d’un Br+. C. Elle est caractérisée par la formation d’un anion ponté qui sera attaqué par Br+. D. Il s’agit d’une trans-addition. E. Elle est caractérisée par la formation d’un cation ponté. QCM 12 : A propos de l’oxydation douce : A. Alcène + Peracide  Epoxyde + Acide B. L’epoxyde étant très stable, il donne des α-diols en présence d’H2O seulement à chaud. C. Elle peut se faire avec KMnO4 concentré et à chaud. D. L’oxydation douce utilisant le KMnO4 est une trans-addition. E. L’oxydation douce utilisant le peracide est une cis-addition. QCM 13 : A propos de l’oxydation forte : A. Alcène + O3  Ozonide B. L’ozonide est un intermédiaire réactionnel instable. C. Si les carbones intéressés par la double liaison sont liés à deux radicaux -R l’oxydation forte entraînera la formation de deux cétones à condition de le faire en présence de Zn et en milieu acide. D. En condition réductrice, les aldéhydes produits réagissent avec H2O2 pour donner l’acide correspondant et de l’eau. E. L’O3 est le seul composé permettant l’oxydation dure sur un alcène. QCM 14 : Soit l’oxydation dure suivante :

A. En condition non réductrice on obtient 1 fonction acide et une fonction cétone. B. En condition réductrice (Zn en milieu acide) les fonctions aldéhydes sont protégées de l’oxydation par des molécules d’H2O2. C. En condition réductrice on obtient une aldo-cétone et un aldéhyde. D. Cette réaction se fait en une seule étape. E. Cette réaction est une réaction complexe avec un ion ponté en intermédiaire réactionnel. QCM 15 : A propos des hydrocarbures benzéniques : (1) Cl2 + AlCl3 (a) + AlCl4(2) Benzène + (a)  (b) (3) (b) (c) + H+ (4) (c) + (a)  1/3 (d) + 2/3 (e) A. (d) a un groupement en para. B. AlCl3 est une base de Lewis. C. Les halogènes ont un effet inductif donneur et un effet mésomère attracteur. D. Le H+ de la réaction 3 est éliminée sous forme gazeuse. E. (a) représente un réactif électrophile: Cl-.

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QCM 16 : Soit (a) le benzène: (1) (a) + Br+  (b) (2) (b)  (c) + H+ (3) (c) + Mg  (d) ,en milieu anhydre et avec de l’étheroxyde (4) (d) + (c)  (e) + MgBr2 A. L’etheroxyde stabilise la molécule (d). B. Dans l’air atmosphérique (d) reste stable. C. (e) a pour formule C10H8. D. (e) est un composé hydrophile. E. (c) a un groupement qui orienterait une nouvelle substitution électrophile en para/ortho. QCM 17 : à propos des réactions avec les hydrocarbures benzéniques A. A partir du cyclohéxène, on peut avoir trois types réactions. B. En milieu acide et en présence d'eau, le benzène réagit. C. Le benzène, du fait de son caractère aromatique, possède une plus grande stabilité. D. Cette réaction est une hydrohalogénation. Br

+

HBr

E. L'oxydation douce se fait en présence de KMnO4 concentré. QCM 18 : A propos de la substitution par le Cl A. Lors de cette réaction on utilise un catalyseur qui est un acide de Lewis. B. Cette réaction se déroule en trois étapes. C. La 2ème étape va aboutir à la régénération du catalyseur. D. Cette molécule est un carbanion. Cl

H +

CH

E. Le bilan d'une réaction de substitution par le Cl est : C6H6 + Cl2 C6H5Cl + HCl QCM 19 : On considère la molécule de benzaldéhyde C6H5-CHO : A. Le groupement CHO est un orienteur méta désactivants. B. Cette molécule est plane. C. L'action du mélange de Cl2 + AlCl3 sur le benzaldéhyde aboutit à la formation d'un dérivé chloré en méta. D. L'action de H2SO4+ SO3- sur le benzaldéhyde aboutit à la formation de dérivés sulfonés méta E. CHO est un groupement donneur.

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QCM 20 : Soit E le bromure d’Ethylmagnésium ( on donne les résultats après hydrolyse): E + propanal (a) E + (b) acide propanoïque E + propanone  (c) A. (a) est le pentan-2-ol. B. (a) est le pentan-3-ol. C. (b) est le HCHO. D. (c) est le 2-méthylbutan-2-ol. E. (c) est le 3-méthylbutan-3-ol. QCM 21 : A propos des organomagnésiens A. Ils répondent à la formule générale : R-MgX où X représente un halogène. B. Ils ne se forment qu'en présence d'un solvant ( étheroxyde ) et en milieu anhydre. C. Le Mg porte une charge partielle négative. D. Le Mg présente une structure tétraédrique et il est hybridé sp3. E. En présence d'une fonction cétone on observe une réaction de substitution. QCM 22 : Soient les composés suivants: (1) : (C2H5)3C-OH (2) : HCl (3) : (CH3)3-C-OH (4) : CH3OH A. Par ordre de basicité décroissante, on a: (2), (4), (3), (1). B. (1) est un acide faible à cause de son effet mésomère: il retient OH. C. Plus le pKa est grand, plus c’est un acide fort. D. Un alcool primaire a 3 H autour du C. E. Les alcools et les éthers sont solubles dans l’eau.

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QCM 23 : Soit le 1-bromo-2-phenylpropan-1-ol de configuration SS : OH H

(a)

H

Br

H3C

(b)

H

OH H Br

H5C6 H3C

H5C6

Br H

(c)

H

OH H5C6 H3C

A. La molécule (a) correspond à la description de l’énoncé. B. La molécule (b) correspond à la description de l’énoncé. C. La molécule (c) correspond à la description de l’énoncé. D. La fonction alcool de l’a molécule est une fonction dite alcool primaire. E. La molécule possède 8 stéréoisomères. QCM 24 : D’après la molécule précédente, au niveau de laquelle se fait une élimination E2 : A. La vitesse de réaction est du type : v = k [1-bromo-2-phenylpropan-1-ol]. B. Après une trans-élimination caractéristique de la E2, on obtient : OH

H3C H

C6H5

C. Le produit de la réaction est :

H

H3C OH

C6H5

D. Le produit de la réaction est de configuration Z. E. La réaction n’est pas stéréospécifique ce qui fait qu’on obtient une molécule Z et une molécule E.

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QCM 25 : Acides aminés NH2

HO

A.

COOH

est la Sérine.

NH2

HS

B.

COOH

est la Cystéine.

NH2

HSe COOH est la séléno-cytéine. C. D. Le pKa de la sérine est plus élevé que celui de la séléno-cystéine. E. Le pKa de la cystéine est plus faible que celui de la sérine.

QCM 26 : Les thiols A. Le mercaptoétanol permet d’oxyder les ponts disulfures. B. Une amine même quaternaire ne peut être chirale car elle porte une charge positive sur l’azote dés lors qu’elle a quatre substituants différents. C. L’ammoniac est insoluble dans l’eau car elle forme des liaisons hydrogène avec les molécules d’eau ce qui empêche sont hydratation. D. Les amines permettent de faire des liaisons hydrogène moins fortes que les alcools car la masse moléculaire de l’azote est inférieure à celle de l’oxygène. La température d’ébullition des amines est donc supérieure à celle des alcools. E. Dans les désodorisants pour WC on utilise des amines car elles ont une odeur agréable, on dit qu’elles « sentent la rose » ! QCM 27 : Soit dans un tube à essai de l'eau et de l'ether. Dans un premier temps, on ajoute dans ce tube du N-ethyl-butylamine (composé (A)). Dans un second temps, on ajoute de l'acide chlorhydrique dans le tube,on obtient un composé (B). On considere l'eau et l'ether comme solvant (ils ne participent à aucune réaction). A. Dans un premier temps, l'amine se situe au niveau de l'ether et après ajout de l'acide chlorhydrique le composé (B) obtenu se trouve dans l'eau. B. L'amine initiale est chirale. C. Le composé (B) est chargé car il comprend une amine tertiaire. O (A) + H3C

(C) Cl

D. C'est une addition nucléophile due à la basicité du doublet non liant de l'azote de (A). E. On obtient une amide.

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QCM 28 : Soit la réaction suivante : O

N

O

+

AlCl 3 Cl 2

(A)

+

HCl

A. L'addition du Chlore sur la molécule répond à une addition électropile. B. L'addition se fera preferentiellement en position méta. C. La vitesse de réaction serait beaucoup plus rapide si on utilisait du toluène, mais l'addition ne se ferait pas sur les mêmes sommets. D. (A) possède un carbone asymetrique. E. Le groupe entouré se situe dans un même plan. QCM 29 : On fait réagir de l'acide chlorhydrique avec du 2-ethyl-pentan-2-ol (composé A), on obtient alors un composé B et de l'eau : A. Il s'agit d'une substitution électrophile de type 1. B. La réaction peut être facilitée par l'utilisation de chlorure de thionyle SOCl2. C. La réaction met en jeu un intermédiaire réactionnel : un carbocation tertiaire. C'est donc une réaction stéréospecifique. A propos du composé A : D. On peut faire apparaître une fonction carbonyle en le faisant réagir avec du bichromate de potassium. E. Le composé A peut subir une déshydratation intermoleculaire si la température est basse et donner ainsi un ether d'oxyde. QCM 30 : Soit la réaction suivante : OH

O H3C

+

C OH

H3C HC

(A)

+

H2O

CH3

A. Cette réaction est réversible. B. Cette réaction serait plus efficace si on utilisait du méthanol. C. On peut augmenter le rendement de la réaction en éliminant l'eau ou bien en utilisant du chlorure d'acide. D. La réaction serait plus facile si on utilisait un phénol comme réactif à la place du propan-2-ol. E. Le composé A peut etre reduit par LiAlH4.

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QCM 31 : Soit la réaction suivante : OH

H

C H

C2H5

+

(A)

T° élevée

CH3

+

H2O

A. Il s'agit d'une élimination de type 1. B. Le composé initial est chiral de configuration S. C. Le composé A obtenu le plus stable est de configuration E. On fait agir le composé obtenue A avec du diBrome : (A)

+

(B)

Br2

D. La double liaison du composé A va induire une polarisation du diBrome, ce qui va entraîner la formation d'un ion ponté. E. Il s'agit d'une cis addition. QCM 32 : Soit la réaction suivante : H

H3C C H

O

H +

OH H3C

(A)

+

(C)

C2H5 (B)

A. Le composé (B) est chiral de configuration S. B. Le composé (C) est un hémiacetal, on peut cependant obtenir un acétal en poursuivant la réaction par rajout d'alcool. C. On peut faire une hydrolyse basique du composé (C) et ainsi obtenir du butan 2 ol. D. Le composé (C) comporte 4 carbones primaires et 2 secondaires. E. Le composé (C) comporte 2 carbones asymétriques.

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QCM 33 : Soit la réaction suivante :

3' T A C G G A T T G A A A .... 5' 5' A T G C C T A

OH

OH P

P P P P P

-

O -

O O

P O

-

O P

-

O

P

O

O

O dATP

O

A. La réaction est de type SN1. B. On assiste à la formation d'une liaison phosphomonoester. C. Les esters phosphoriques sont particulièrement abondants dans le monde vivant. D. Les éthers d'oxydes sont solubles dans l'eau. E. L'oxyde de diéthyle peut réaliser des liaisons hydrogènes. Un chercheur vient de découvrir fortuitement un nouveau médicament palliant le déficit d'une protéine X. Il souhaite comprendre comment ce médicament s'est formé. D'après une analyse, le médicament est essentiellement constitué d'un composé chloré. Afin de mieux comprendre, le chercheur ne se souvenant plus de ses cours de chimie de PCEM1 fait appel à vous ! QCM 34 : On utilise le composé aldéhydique trouvé ci-dessus dans une réaction avec XMgCH3COCH3. Une fois les produit formés on rajoute de l'eau : A. L'aldéhyde réagit avec un éther. B. Cette réaction est une addition d'un organomagnésien sur un aldéhyde. C. L'un des produit final est XmgCH3H. D. Le produit final est aussi un composé à la fois aldéhyde et alcool. E. L'un des produits reste stable lors d'une oxydation. QCM 35 : Le produit, possédant une fonction alcool, formé par la réaction du QCM 13, réagit avec l'acide chlorhydrique : A. Il s'agit d'une réaction d'estérification. B. Il s'agit d'une substitution d'ordre 1. C. Le produit formé est le 4-chloro-but-2-one. D. La formation du produit nécessite une rupture hétérolytique. E. Le départ de la fonction alcool est favorisé par la protonation de la fonction OH. QCM 36 : A propos des propriétés physiques des molécules A. L’eicosane a une température de fusion supérieure à l’hexadécane. B. Plus la chaîne carbonée d’une molécule est longue, plus sa température d’ébullition est élevée. C. Dans une molécule les doubles liaisons et les ramifications diminuent les intéractions inter moléculaires. C’est ce qui explique, avec la longueur de la chaîne carbonée, les propriétés physiques des molécules. D. Ainsi, le butène a une réactivité moindre que le butane. E. Le méthyl-butane a une température d’ébullition inférieure au pentane. Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

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QCM 37 : A propos des alcènes A. L’hydrogénation catalytique est une trans addition. Ainsi, le carbone passe d’une hybridation sp2 à une hybridation sp3. B. En présence de H2O, l’hydratation du but-1-ène donne en majorité du but-2-ol . C. Dans cette réaction, on applique la règle de Markownikov pour déterminer le produit majoritaire : ce sera celui qui est issu du carbocation intermédiaire le plus stable. D. L’hydratation passant par un intermédiaire carbocation aboutit donc à un mélange racémique. E. L’attaque nucléophile d’un dihalogène sur un alcène aboutit à une trans addition. QCM 38 : Soit la molécule suivante :

H3C

CH2

CH3

CH

CH

A. L’oxydation douce de cette molécule par CH3-CO-O-OH, passe par un époxyde intermédiaire : O

H3C

HC

CH

CH2

CH3

qui, en présence d’H2O donne du pent-2,3-diol. B. L’oxydation douce en présence de permanganate à froid et dilué donne,comme en présence de peracide, une trans addition. C. Par une oxydation dure, on obtient un ozonide intermédiaire : O H3C

HC CH2

O

CH

CH3

O

D. En présence de H2O, cet ozonide donne du méthanal, de l’eau oxygénée et propan-2-one. E. Ces produits sont stables et ne réagiront plus.

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QCM 39 : Soit la 5-chloro-2-[1-(3-chlorophenyl) ethyl]-3'-methylbiphenyl (les cycles sont numérotés de façon arbitraire pour faciliter la compréhension) : H3C

Cycle 3

CH3

Cycle 1

Cycle 2 Cl Cl

A. Aucune réaction d’addition n’est possible sur cette molécule. B. Les atomes de chlore sur le cycle 1 et 2 sont orienteurs ortho et para désactivant (car ils ont un effet attracteur inductif). A l’inverse, sur le cycle 3, le méthyle exerce un effet inductif donneur et donc est ortho et para activant. C. Ainsi en présence de 3 CH3-CO-Cl + 3 AlCl3 , on obtient la molécule suivante : O

O

Cl Cl

O

Pour les 2 items suivants, on considère la molécule obtenue à l’item C : D. La molécule donne, en présence d’alcools, des hémiacétals voire des acétals. E. La molécule donne, en présence d’alcools, des réactions d’estérifications.

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QCM 40 : A propos des alcènes, soit la molécule a) suivante :

H3C H2C

CH2OH

HOC

H

On lui fait subir trois réactions : H2 (Ni)

1. a) b) 2. a) + Br2 c) 3. a) + O3 d) + e) A. La première réaction est une réaction d’hydratation, cis ou syn addition dont le produit b) est :

H3C H2C

CH2OH

HOC

H H

H

B. La réaction 2 est une halogénation passant par un intermédiaire réactionnel d’ion ponté. C. Cette même réaction donne entre autres produits la molécule suivante : Br

Br

H3 C H2 C

CH2OH H

HOC

D. La réaction 3 est une oxydation douce qui passe par un ozonide comme état intermédiaire pour donner entre autres, le produit d) suivant : H 3C H 2 C O HOC

E. En présence de Zn+2H+, les produits de la réaction 3, d) et e), sont : H

H3C H2C O

HO H2C

HOC

O

QCM 41 : Soit la molécule b) du QCM précèdent :

H3 C H2 C

CH

CH2

CH2OH

HOC

A. L’action du bisulfite de sodium sur cette molécule permet la recoloration de la fuschine. B. La réduction de la molécule par LiAlH4 permet d’obtenir un deuxième alcool secondaire. C. Après action prolongée de KCr2O7 sur la molécule on obtient un diacide. D. Cette molécule peut réaliser une hémiacétalisation interne. E. L’estérification de la fonction alcool par l’acide phosphorique se fait par une SN2 établissant une liaison phosphomonoester. Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

112

QCM 42 : Soit la molécule suivante :

Cl

H 3

4

H

H

H 2

=X

1

O

I

A. Cette molécule possède 3 C asymétriques. B. Cette molécule a une configuration absolue 2S 3R. C. Cette molécule a une configuration absolue 2S 3S. D. X a une configuration cis. E. La configuration prise par cette molécule est la plus stable. QCM 43 : On considère la molécule X précédente. Cl

H 3

4

H

H

H 2

1

+

O

I



A

Cl

H 3

4

H

H

H

B

+



C

B

2

O

1

CH3

O

I

CH3

=

D

A. Cette suite de réaction est très fortement favorisée dans un milieu acide. B. Les composés A et C sont des alcools primaires. C. L’intermédiaire réactionnel pour obtenir les composés B et D est un carbanion. D. Dans le but d’obtenir D, l’ordre d’addition des composés A et C dans le milieu réactif aurait pu être inversé (c’est-à-dire qu’on aurait pu ajouter C au départ, puis rajouter A dans le milieu réactionnel pour obtenir D). E. Le composé D porte 2 fonctions éther-oxydes. QCM 44 : On considère le composé D, produit de la réaction précédente. Cl

H

3

4

H

H

H 2

1

O O

I

CH3

=

CH3

D

A. Les liaisons portées par le C1 sont très sensibles à l’hydrolyse acide. B. Les liaisons portées par le C1 sont également très sensibles à l’hydrolyse basique ainsi qu’à la réduction. C. Cette suite de réaction a modifié la configuration absolue du carbone 2, changeant l’ordre de priorité de ses substituants selon Cahn Ingold Prelog. D. La configuration absolue de D est 1R 2S 3S. Soit le composé E suivant : H

Cl 4

3

H H3C

1

H3C

H

O O

I

2

H

E. Il s’agit de l’énantiomère du composé D, sa configuration absolue est par conséquent : 1S 2R 3R. Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

113

QCM 45 : Soit Y la molécule représentée de la façon suivante : O 1

H3C

OH

2

Br

HO

3

O H3C

CH3

4

OH

O

H3C

OH

Br

O CH3

OH

O

HO

CH3

Br

O CH3

CH3

OH

O

H3C

(B)

H

O

OH

H3C O

CH3

(A)

=Y

HO

Br

CH3

H3C O

Br

CH3

CH3

(C)

(D)

A. La projection de Fischer correspondant à Y est (A). B. La configuration absolue de cette molécule est 2S 3R. C. Les molécules (B) et (C) sont énantiomères. D. Les molécules (A) et (D) sont énantiomères. E. Le C3 porte une fonction hémi-acétal. QCM 46 : A propos des alcanes et des alcènes A. Les alcanes sont des espèces très peu réactives car leurs liaisons sont saturées et donc peu polarisées. B. Soit la réaction suivante : H2C CH2 + 2 H H3C CH3 Il s’agit d’une dihydrogènation pouvant être catalysée par le Nickel. Elle se fait par un phénomène de trans addition car c’est ainsi que la molécule est la plus stable. C. Lors de l’hydratation de l’alcène suivant : H3C

CH2

H3C

+

CH2 . La le carbocation intermédiaire qui sera privilégié est : liaison avec l’eau se faisant de façon non stéréospécifique : le produit final sera un alcool primaire. H3C CH2 D. Soit la réaction : HI + Si on veut orienter la réaction vers la formation du 1 iodo butane le composé le moins stable, il est possible de mettre en œuvre un mécanisme radicalaire grâce à l’utilisation du peroxyde de benzoyle. E. La réaction précédente est une halogénation.

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114

QCM 47 : Oxydation des alcènes A. Soit la réaction suivante :

H3C

+A B + C6H5 COOH Le composé A est l’acide perbenzoïque. B. Dans cette réaction, B est un composé stable présentant un pont entre 2 carbones formé par un atome d’oxygène : c’est le 2,3 époxy pentane . C. Si on hydrolyse le composé B, on obtient du pentane 2,3 diol. On a réalisé une transhydroxylation, c'est-à-dire une oxydation douce. D. Lors d’une oxydation dure, l’action de 03 sur un alcène quelconque permet la formation d’un composé très instable appelé ozonide. E. Les deux produits finaux d’une oxydation dure lorsque l’ozonide est hydrolysé par de l’eau sont : un aldéhyde et une cétone. CH3

QCM 48 : Le benzène et les arènes A. Le benzène, du fait de ses trois doubles liaisons est très sensible aux réactions d’hydrohalogénation et d’oxydation douce. B. Le benzène subit fréquemment des réactions de substitution nucléophile comme par exemple la réaction de sulfonation. C. Une réaction d’halogènation sur le toluène aboutira majoritairement à des produits de forme ortho et para et ce à une très grande vitesse. D. Un effet mésomère attracteur exercé par le COOH de l’acide benzoïque enrichit en charges positives les sommets ortho et para du cycle : il orientera donc en méta une réaction de nitration. E. Le chlore est un substituant ortho et para activant lorsqu’il est fixé sur le benzène. QCM 49 : Révisions des réactions

A. Le composé A est un dérivé halogéné. B. Le composé B est un composé actif sur la lumière polarisée. C. Le composé B est un diol. D. Le composé C est un époxyde. E. Dans le composé D, l’atome de magnésiun (Mg) possède deux cases quantiques vides.

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115

QCM 50 : Au sujet de l’action d’un puissant réducteur (le mercaptoéthanol) en biologie Le mercaptoéthanol de formule R-SH est un puissant réducteur qui est capable de rompre des ponts disulfures dans une protéine. Nous admettrons que le poids moléculaire du mercaptoéthanol est de 78 g/mol. Quelles sont les réactions possibles ? A.

B.

C. Le Plomb (Pb) peut se lier au groupement thiol. D. Le soufre (S) du mercaptoéthanol est plus électronégatif qu’un atome d’oxygène (O). E. Le poids moléculaire de la forme oxydée du mercaptoéthanol est de 156 g/mol. QCM 51 : Réactions sur les alcools La réaction 1 se fait à chaud (haute température) tandis que la réaction 2 se fait à basse température.

A. La réaction 1 peut se faire uniquement avec des alcools primaires et secondaires. B. Le composé E possède un carbone asymétrique. C. Le composé E est actif sur la lumière polarisée. D. La réaction 4 se fait dans un milieu anhydre. E. Le composé A ne peut pas être obtenu par une réaction d’addition nucléophyle d’eau sur un alcène. Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

116

QCM 52,53 et 54.

QCM 52 : Révisions réactions (acides alcool amines cétones) A. Le composé A est un amide. B. Le composé A s’appelle le propamine. C. Le composé B est un alcool secondaire possédant un carbone asymétrique. D. La réaction 2 est une réaction de réduction. E. Le composé B peut être obtenu par une réaction d’addition d’eau sur un alcène (but-1-ène). QCM 53 : Révisions réactions (acides alcool amines cétones) A. Le composé C possède un azote asymétrique. B. Le composé C s’appelle le 2-N-propyl-2-hydroxybutane. C. Le composé D ne peut pas présenter de configuration Z/E. D. La composé G, dérivé d’acide carboxilique peut réagir avec LiAlH4 pour donner un alcool et un acide. E. Le composé E contenant un atome de potassium (K) est un nitrile possédant un seul atome de carbone tertiaire.

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117

QCM 54 : Révisions réactions (acides alcool amines cétones) A. Si on mélange le composé E avec de l’acide chlorhydrique, il ne se passe rien. B. Si le carbone asymétrique du composé E était de configuration S, ce carbone asymétrique est alors de configuration S sur le composé F. C. Le composé F est un amide. D. La composé C est actif sur la lumière polarisée. E. Le composé F est le 2-carboxybutan-2-ol. QCM 55 : Soient les molécules suivantes : HOOC

COOH

HO

(2)

CH3

HO

COOH

HOOC

CH3

(1)

A. Il s'agit de l'acide 3-hydroxyl 2-méthylbut-2-ène-dioïque B. La molécule (1) est dite Entgegen. C. Le point de fusion de (1) est plus élevé que celui de (2). D. La solubilité de (1) est plus grande que celle de (2). E. Ces 2 molécules ont le même pouvoir rotatoire. QCM 56 : On prépare le bromure de 3-méthylbutanoyle que l'on fait réagir avec de la Néthyl-propylamine en milieu basique. On obtient la molécule (X). A. La préparation du bromure de 3 méthylbutanoyle est couramment réalisé par mélange d'acide 3méthylbutanoïque avec HBr. B. Le produit (X) possède un azote sp3. C. L'hydrolyse acide de (X) peut créer un groupement hydroxyl. D. Le produit (X) est un mélange de diastéréisoméres. E. Il s'agit d'une addition nucléophile.

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118

QCM 57 : Voici une liste de réactions : HO

COOH O

+ HO

H3C

A

+

B

Cl

COOH

+

C

B

OH

+ HS

D

B

COOH

O

O

+

E H3C

O

CH3

A. La molécule A est : O

CH3

HO O

B. La molécule C est : Cl

COOH

C. La molécule D est : Cl

D. La molécule E est : O S

COOH

H3C

E. Le pka de la molécule A est plus faible que celui de E. Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

119

QCM 58 : Dans un laboratoire de chimie, un professeur se propose de faire travailler ses élèves sur le magnésium. Soit l'enchainement réactionnel suivant à partir de la molécule de toluène. H3C

+

equation 1

equation 2

equation 3

(a)

+

(b)

+

Br Br

(a)

+

HBr

(b)

Mg

CO



H 2O

(d)

2

CH4

A. L'équation 1 est une substitution nucléophile. B. La molécule (b) est un organomagnésien. C. L'atome de carbone lié au magnésium est porteur d'une charge négative δ- . D. L’équation 2 se fait dans un milieu anhydre. E. Le produit (d) obtenu est l'acide benzoïque. QCM 59 : Dans un ouvrage, le professeur trouve la réaction suivante : equation 5

(X) + SOCl2

(Y)

+ SO2+

HCl

A. Il s'agit d'une substitution nucléophile. B. Si (X) est un phénol on en déduit que (Y) est un chlorure de phényle. C. L'utilisation de HCl à la place de SOCl2 faciliterait la réaction. D. La réaction est réversible. E. Si (X) = (d) (cf. QCM 1), alors le produit (Y) est un chlorure d'acyle.

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120

QCM 60 : Le professeur décide maintenant de travailler sur la réaction précédente (équation 5) avec pour substrat (X) la molécule (d) (équation 4), cette réaction donnant le produit (e). Il effectue l'enchaînement suivant : equation 6 equation 7

+

CH3CHICH3

+

(g)

equation 8

(i)

+

HO

(g)

Mg (e)

N

H2O

(h) OH

+

(j)

OH

(i)

H2O

A. La molécule (g) est un iodure de propylmagnésium. B. L'équation 8 fait intervenir la fonction alcool tertiaire de (i). C. La molécule (j) est :

CH3

H3C O

(j) =

NO2 CH3 H3C

Le professeur se demande s'il peut faire travailler ses élèves sur les organomagnésiens à partir des molécules (g) et (i) : D. La molécule (i) est du type RX (où X est un halogène). E. La molécule (g) hydratée est utilisable. QCM 61 : Soit le 1 chloro hex-2ène (A) A. L'hydrogénation catalytique d'un alcène peut se faire sans catalyseur. B. L'hydrogénation catalytique de A donne le 1 chloro hexan-2-ol. C. L'hydrogénation catalytique de A fait disparaître sa double liaison. D. Le produit de a par hydrogénation catalytique peut en subir une à nouveau. E. L'hydrogénation catalytique n'est pas stéréospécifique. QCM 62 : Soit les réactions suivantes : (1)

A +H2O ------) CH3-CH2-CHOH-CH2CH2Cl (C) C + méthanol -----) D + HCl (2)

A + Br2-------) E A. (1) est une addition qui obéit a la règle de Markovnikov. B. C peut subie une hydrogénation catalytique. C. D est un ether-oxyde. D. D possède deux fonctions alcools secondaires. E. E est méso et ne possède donc pas d'activité optique. Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

121

QCM 63 : Soit les réactions suivantes : C + OH- ----) F + ClpHplan. QCM 29 : B A. SN1 C. La mise en jeu d'un intermédiaire réactionnel, ici un carbocation, permet de dire que la reaction est non stéreospécifique. D. Le bichromate de potassium est un oxydant fort, or il n'est pas possible d'oxyder des carbones tertiaires. E. Pas de déshydratation intermoléculaire possible avec un carbone tertiaire à cause de l’encombrement stérique. QCM 30 : ABCE composé A

O H 3C

C

CH 3 O HC CH3

D. Les doublets non liants de l'oxygène du phénol sont moins disponibles que sur le propan-2-ol car ils sont inclus dans un systeme de résonance. E. Vrai, la réduction des esters est possible.

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126

QCM 31 : ACD Br (A)

H3C

CH

(B)

CH CH3

H3C

CH CH CH3 Br

B. Il faut que l' hydrogène file vers l'arrière, donc on se place sur la droite de la molécule : elle est de configuration R. E. Il s'agit d'une trans addition. QCM 32 : ABE A. Vrai, on se place sous la molécule pour que H file vers l'arrière. C. Avec une hydrolyse acide l'item devient juste. D. 3 carbones primaires, et un carbone secondaire. QCM 33 : BC A. SN2 E. L'oxyde de diethyle est un ether d'oxyde ->pas de liaisons H. QCM 34 : BE A. C'est un organomagnésien. C. C'est XmgH. D. Le produit formé est le 4-hydroxy-butan-2-one: donc un composé à la fois cétone et alcool. E. Vrai, les cétones restent stables lors d'oxydation. QCM 35 : CDE A. C'est une SN2. QCM 36 : ABCE A.Vrai : intéraction intermoléculaire = propriété physique et réactivité = propriété chimique D. Attention les intéractions intermoléculaires n’ont rien à voir avec la réactivité d’une molécule. De plus, une double liaison est plus réactive qu’une simple liaison. QCM 37 : BCDE A. Cis addition D. Vrai, l’addition d’une molécule nucléophile sur un carbocation est non stéréospécifique QCM 38 : AC B. C’est une cis addition en présence de permanganate. D. O O

H3C

HC CH2

CH CH 3 O

+

H2O

Méthanal eau oxygénée propan-1-one E. H2O2 est très réactif : CH3-CHO + H2O2

H3C

CH O

+

HO OH

+ H3C

CH2 CHO

CH3-COOH + H2O

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127

QCM 39 : BD A.Voir les réactions d'addition électrophile sur les benzènes. C. CH3-CO-Cl + AlCl3 CH3-CO+ + AlCl4Donc au niveau du cycle 3, CH3-CO+ attaque soit en ortho soit en para mais pas en méta !!!

H3C δ -

δ−

δ− D. Vrai : alcool + cétone hémiacétal (puis acétal) E. Estérification en présence d’acide carboxylique et d’alcool. QCM 40 : BE A. C’est une réaction d’hydrogénation. C. Non, attention l’halogénation se fait de façon trans ou anti addition. D. C’est une oxydation dure et non douce. QCM 41 : ACDE A. Vrai, c’est une fonction aldéhyde. B. Les deux alcools sont primaires. QCM 42 : CE A. 2 carbones asymétriques : le C4 porte 2 hydrogènes, donc a 2 substituants identiques, et le C1 ne porte que 3 substituants, il a une double liaison avec l’O. D. H porté par le C2 est en bas, et H porté par le C3 est en haut, on a donc une configuration trans. On ne tient pas compte du C1 qui est plan. E. Vrai, configuration E → les substituants sont les plus éloignés les uns des autres et stabilisent de ce fait le composé X.

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128

QCM 43 : ABD Cl

H 3

Cl

4

H

H

H 2

1

+

O

I

Cl



CH3 — OH

2

1

3

O

Cl

H 3

4

4

H

H

H

H

H 2

1

O

CH3

+

OH

I

2



C2H5 — OH

I

Cl

2

O

1

; C = C2H5 — OH

H 3

4

H

H

H

+

C

2

1

I

-

O

;

Cl

H

2

1

O

CH3

Cl

H 3

H

H 2



+ H+

OH

I

4

H

4

H

H 3

H 3

CH3

CH3

OH

I

Cl

H

O

CH3

H

H

Cl

O

4

H

A = CH3 — OH ; B =

1

H 3

C. Faux, c’est un carbocation :

CH3

OH

I

H

H

I

1

O

CH3

+

O H H



4

H

H

H I

4

H

H

H

2

H 3

+

C 1

O

CH3

E. Le composé D possède une fonction acétal résultant de : 2 alcools + fonction cétone ou aldéhyde, avec élimination d’eau A NE PAS CONFONDRE avec éther-oxyde : alcool + alcool !!!

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129

QCM 44 : A B. Les acétals résistent à l’hydrolyse basique et à la réduction. C. Ca n’a pas changé : 2S. D. Le C1 a une configuration absolue S, d’où 1S 2S 3S. E. Double erreur : ce n’est pas son énantiomère, l’iode I du carbone 2 est en haut au lieu d’être en bas. De plus, sa configuration est 1R 2S 3R. QCM 45 : BC A. C’est (C). D. (D) n’est pas un isomère de (A), il porte une fonction aldéhyde en C1 au lieu d’une fonction carboxylique. E. Elle porte une liaison éther-oxyde. QCM 46 : AD B. C’est une syn addition. C. Règle de Markownikov : l’hydrogène se fixe sur le carbone le moins substitué (ou le plus hydrogéné) donc le carbocation privilégié est :

H3C

+

CH CH3, et on aura alors un alcool secondaire avec l’ajout du groupement OH-.

E. C’est une hydrohalogénation. QCM 47 : A D B. Un composé époxy est très instable. C. Une trans DI hydroxylation. E. Quand hydrolyse par eau : trois produits finaux : eau, acide, cétone. QCM 48 : C D A. Il n’y a pas d’addition sur le benzène : il reste dans son état d’aromaticité qui maintient sa plus grande stabilité ! B. Des substitutions électrophiles. E. Le chlore (comme tous les halogènes) est désactivant. QCM 49 : ACD B.Le composé B possède un carbone asymétrique mais peut être aussi bien R que S. Le mélange

équimolaire d‘un composé R et d‘un composé S est inactif sur la lumière polarisée. De fait il est inactif sur la lumière polarisée. E.Des éthers se fixent au niveau des cases vides du Mg qui aura une structure tétraédrique. Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

130

QCM 50 : BC A. Le mercaptoéthanol fait la réaction inverse. D. L‘oxygène est plus électronégatif que le souffre. E. Lorsque l‘on passe de la forme réduite à la forme oxydée on perd 2 hydrogènes. Donc le poids moléculaire du mercaptoéthanol est de 154 g/mol QCM 51 : D

A. On peut aussi avec un alcool tertiaire. B. Il n’y a pas de carbone asymétrique. C. Il n’y a pas de carbone asymétrique. Il ne peut donc pas être actif sur la lumière polarisée. E. Il peut être obtenu par une réaction d’addition électrophyle.

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131

QCM 52 : BCE

A. C’est une amine. D. C’est une réaction d’oxydation. QCM 53: BDE A. Le doublet non liant de l’atome d’azote peut basculer librement. C. Le doublet non liant ne peut pas bouger. QCM 54 : BD A. Le potassium va se lier avec le chlore de l’acide chlorhydrique et l’Hydrogène de l’acide chlorhydrique va sur l’oxygène du composé E. C. C’est un acide carboxylique. D. Vrai, l’acide est l’acide chlorhydrique. E. C’est l’acide 2-hydroxybutanoïque. QCM 55 : BD A. C'est l'acide 2-hydroxyl 3-méthylbut-2-ènedioïque. C. Inverse. E. Pas du tout : il s'agit de diastéréisoméres.

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132

QCM 56 : ABCDE H3C

Br CH3

OH

O

Bromure de 3-methylbutanoyle

H3C

H3C

+

N CH3

NH

CH3

H3C CH3

N-ethylpropanylamine

B. Vrai : ne pas oublier le doublet non liant de l’azote QCM 57 : CD A. La molécule A est : O O

CH3 COOH

La molécule B est : HCl dissocié (car il est en solution) donc H+,Cl-. B. SN impossible à cause encombrement stérique (phényl). E. C'est l'inverse.

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133

QCM 58 et 60 Br

(a) =

CH2

CH2

Br Mg

(b) =

CH2

(d) =

COOH

O

CH2

(e) =

C Cl

H3C

CH

(g) =

CH3

Mg I

H3C H3C

OH

CH C

(i) =

CH

CH2

CH3

H3C CH3 H3C

NO2

O

HC C CH2

CH

CH3

H3C

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134

QCM 58 : BCD A. Substitution radicalaire E. Il s'agit de l'acide 2-phényléthanoïque. QCM 59 : ABE D. SOCl2 est un puissant réactif. QCM 60 : ABC E. Milieu anhydre pour organomagnésiens. QCM 61 : CE A. il faut un catalyseur métallique B.1 chloro hexane D. non car aucune double liaison QCM 62 : AC B. pas de doubles liaisons D. non c'est un ether-oxyde E. pas de symétrie dans la molécule QCM 63 : ACD B. Acide carboxylique E. Amide QCM 64 : BD A. Il manque la fonction phénol essentielle pour la réaction. C. 2 liaisons phosphodiester. E. Il y en a 7. QCM 65 : BDE A. Substitution nucléophile. C. Y est un proton:baisse du pH. QCM 66 : A B. Base de Lewis. C. SN1. D. Liaison éther donc solide!! E. O est hybridé sp3. QCM 67 : ABCDE A. Vrai, M (glucose)= 180g/mol (6x15+12x1+6x16). Il y a 0,5g. de glucose par litre, on a 5 litre de sang donc 2,5g. de glucose en tout. 2,5/180=0,014 mol. B. Vrai, dans 1,8L de sang il y a 0,9g. de glucose. 0,9/180=5mmol. Sachant que 1mol=6,022.1023 molécules de glucose, 6,022.1023x5.10-3=3.1021 molécules. C. Vrai, il manque 0,5x5=2,5g de glucose dans le sang total de ce sujet. 0,025Kg/L -> 2,5g/100ml, le dosage est donc correct. D. Vrai, 180g->1mol de glucose, il y a 6 carbones par molécules de glucose donc 6,022.1023x6=3,61024. E. Vrai, sur 180g de glucose, 96g est du à l'oxygène. Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

135

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136

PARTIE IV FICHE REACTIONS

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137

I) ALCANES (CnH2n+2) 1°- Caractéristiques • Faible réactivité - les liaisons C-C et C-H sont très fortes - les alcanes ne possèdent que des électrons σ ,qui sont peu disponibles (voir le chapitre 1) • Molécules saturées > réactions de substitution

2°- Réactions chimiques • Alcane + F2 (halogène gazeux) cf. cours • Substitution radicalaire avec les autres halogènes (Cl2 , Br2 et I2) - rupture homolytique par apport d’énergie (UV) - réaction en chaîne en 3 phases : 1- Initiation (phase lente) . . Cl2 Cl + Cl Pour retrouver sa stabilité, Cl. va provoquer une rupture homolytique au sein d’un alcane situé à proximité

2- Propagation (amplification de la réaction) . . R-CH3 + Cl R-CH2 + HCl . R-CH2 va provoquer à son tour une rupture homolytique au sein d’une molécule de dichlore . . R-CH2 + Cl2 R-CH2Cl + Cl etc…

3- Terminaison . . R-CH2 + Cl R-CH2Cl . . Cl + Cl Cl2 . . R-CH2 + R-CH2 R-CH2-CH2-R Les radicaux disparaissent en s’associant les uns avec les autres.

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138

II) ALCENES (CnH2n) 1°- Caractéristiques • Insaturation - molécules beaucoup plus réactives que les alcanes - présence d’électrons π > réactions d’additions (avec des réactifs électrophiles) - molécules polarisables (voir chapitre 1)

2°- Réactions chimiques • Hydrogénation - présence d’un catalyseur (métal) + pression d’hydrogène élevée + haute température - Cis addition > fixation de 2 atomes H du même côté du plan de la double liaison H H3C

H3C

H H

H

H

H

CH3

CH3

H

H

• Hydratation (en présence de H2SO4 et H2O) cf. cours - H2SO4 = acide fort jouant le rôle de catalyseur - application de la règle de Markownikov : Fixation de l’hydrogène sur le carbone le plus hydrogéné (donc fixation du groupement OH sur l’autre C inclus dans la double liaison) > obtention du carbocation intermédiaire le plus stable possible (voir chapitre 2) - carbocation non stéréospécifique > mélange racémique en fin de réaction (voir chapitre 2)

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139

Hydrohalogénation - application de la règle Markownikov : H

H

H

H +

C

H

H3C

+ HBr

H

H3C

H

+ Br -

Carbocation formé en plus grande quantité car c’est le carbocation le plus stable que l’on puisse obtenir.

- mélange racémique en fin de réaction > obtention de 2 énantiomères (2 halogénures d’alkyles) en quantité équimolaire : CH3 H H

CH3 Br

Br

H

H

H

H

R

CH3

S

CH3

• Effet Karash (en présence de peroxyde) - pas de respect de la règle de Markownikov - apport d’énergie par augmentation de la température - addition radicalaire en 3 étapes : 1- Initiation . Chauffage du peroxyde en présence de HBr > obtention de Br .

Pour retrouver sa stabilité , Br va produire une réaction homolytique au sein d’un alcène

2- Propagation H

H CH2

. + Br

H3C

H3C

Br C

H H

Pour se stabiliser ce radical va attaquer HBr : H H3C

Br C

H H

+ HBr

. CH3-(CH2)2-CH2Br + Br

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140

3- Terminaison Addition des radicaux entre eux Obtention d’un isomère de position de la molécule obtenu par hydrohalogénation (à condition bien sûr que l’on prenne la même molécule au départ !!). • Halogénation cf. cours - Trans addition > fixation successive de 2 atomes de la famille des halogènes de part et d’autre du plan de la double liaison (dû à l’encombrement de la molécule) - espèce radicalaire intermédiaire = ion halonium - 2 configuration possible de la molécule obtenue : Ex. : H3C

H3C

Br

H

H

H

CH3

H3C

H

H

Br

Br

Br

H

OU

H

H

B. réaction utilisée pour caractériser les alcènes : alcène + solution de brome > décoloration (perte de couleur = réaction totale) • Oxydation R

O

O OH ) * DOUCE (en présence d’un peracide - peracide = oxydant - formation d’un époxyde intermédiaire :

R

1

O

Epoxyde + H2O

R

2

αdiol (ou glycol) 2

R

OH HO 1

R

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141

- Trans addition basée sur le même principe que l’halogénation ATTENTION !!! Si oxydant = KMnO4, Cis addition * FORTE (avec l’ozone O3) - ozone = oxydant - molécule intermédiaire instable = ozonide - produits finaux : . avec H2O > aldéhyde + cétone + H2O2 (oxydation en acide de l’aldéhyde par H2O2) ATTENTION !!! Cétone insensible à H2O2 . avec Zn + 2H + > aldéhyde + cétone + H2O Cette réaction permet de préciser la position de la double liaison dans l’alcène de départ à partir des produits finaux Ex. : Produits finaux H2O + CH3-CH2-CHO + CH3-CO-CH3 Ozonide intermédiaire

O

H3C H3C

O

CH3 H

O

Alcène de départ

CH3

H3C

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CH3

142

III) HYDROCARBURES BENZENIQUES (C6H6) 1°- Caractéristiques • Insoluble dans l’eau • Structure très stable : - 6 électrons π délocalisés sur l’ensemble du cycle > aromaticité (voir chapitre 2) - grande résistance vis-à-vis des oxydants > pas de coupure du cycle - substitution électrophile essentiellement (réaction d’addition possible mais difficile car cela provoque la disparition de « l’aromaticité » du cycle benzénique)

2°- Réactions chimiques • Hydroxylation (en présence de KMnO4 dilué) • Dihydroxylation (en présence de H2O + H2SO4) cf. cours • Hydrohalogénation (en présence de HBr) ATTENTION !!! On considère que ces 3 réactions n’ont pas lieu sur un cycle benzénique car ceux sont des réactions d’addition donc très difficiles à provoquer. Réactions possibles sur un cyclohexène car pas d’aromaticité donc beaucoup moins de stabilité qu’un cycle benzénique. • Substitutions électrophiles - présence de catalyseurs permettant de générer des réactifs électrophiles (essentiels pour les substitutions électrophiles) Espèces chimiques

X2

R-Cl

R-CO-Cl

HNO3

H2SO4

Catalyseurs

AlCl3

AlCl3

AlCl3

H+

H+

Réactifs électrophiles obtenus

X+

R+

R-CO+

NO2+

HSO3+

Acylation

Nitration

Sulfonatio n

Type de réaction

Halogénation Alkylation

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143

- addition d’un réactif électrophile + départ d’un H+ (bien connaître le schéma réactionnel du cours …)

- influence de substituants déjà présents sur le cycle (voir chapitre 2) : . effet mésomère donneur > orienteurs ortho et para activant . effet mésomère donneur + effet inductif attracteur > orienteurs ortho et para désactivant . effet mésomère attracteur > orienteurs méta désactivant cf. cours

IV) ORGANOMAGNESIENS (R-MgX) 1°- Caractéristiques • Espèce chimique totalement synthétique • Polarisation (δ−) R – MgX (δ+)

2°- Réactions chimiques • Formation d’un organomagnésien - milieu réactionnel totalement anhydre - présence nécessaire d’un éther-oxyde > solvant + participation à la formation de R-MgX R

1

2 1

R

R O

Mg

1

R

X

O R

1

• Substitution avec des dérivés halogénés cf. cours - création d’alcanes • Addition avec des groupes carbonyles cf. cours - réaction de réduction en 2 étapes : . attaque nucléophile sur le groupe carbonyle > obtention d’un alcoolate magnésien . hydrolyse de l’alcoolate en présence de H2O - Retenir : Formol + R-MgX alcool primaire + XMgOH Aldéhyde + R-MgX alcool secondaire + XMgOH Cétone + R-MgX alcool tertiaire + XMgOH CO2 + R-MgX acide carboxylique Ils ont une action nucléophile aussi Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

144

V) ALCOOLS (R-OH) 1°- Caractéristiques • Hydrosoluble • Structure solide et stable liaisons hydrogènes entre les • Température d’ébullition élevée molécules ATTENTION !! Ether (R-O-R’) > pas de liaison hydrogène donc volatil + hydrophobe + température d’ébullition beaucoup plus basse • Acide faible > polarisation de la liaison O-H (effet inductif donneur des carbones de la molécule donc H+ se détache difficilement de la molécule) ( voir chapitre 2) • Réactions nucléophiles principalement :

2°- Réactions chimiques •

Estérification cf. cours - athermique (= pas de production de chaleur) - réversible (réaction inverse = hydrolyse) > loi d’action de masse - incomplète en présence d’eau mais en présence de chlorure d’acide ou d’anhydride d’acide, réaction complète - lente > vitesse augmente quand [H+] augmente • Oxydation (en présence de bichromate de potassium) - principe de l’alcooltest > changement de couleur Alcool primaire R-CHO R-COOH blocage par PCC Alcool secondaire cétone Alcool tertiaire rien ATTENTION !!! En fait oxydation indirecte > déshydratation facile pour l’alcool III en alcène : CH3

H3C

OH

H2C

CH3

CH3 CH3

(voir alcènes)

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145

• Addition sur aldéhyde et cétone cf. cours - catalyseur acide - polarisation de la fonction carbonyle : δ+ −C=O δ− fixation H+ > −+C-O-H augmentation de l’appauvrissement du carbocation - obtention d’un hémi acétal puis possibilité d’obtenir un acétal - intérêt :blocage par un aldéhyde d’une fonction alcool > protection Réaction avec HNO3 - obtention d’un nitrate d’alkyle : R

O

+

N

O

-

O

- intérêt : création de la nitroglycérine à partir du glycérol > permet la vasodilatation • Réaction avec H3PO4 ou H2SO4 (déshydratation) cf. cours - catalyseur acide - 2 schémas réactionnels : # déshydratation intramoléculaire . modèle réactionnel : E1 . température élevée . élimination du groupe hydroxyle et de l’hydrogène porté par le carbone voisin > formation d’un alcène : H R

+

H

H

1

R OH

R

2

3

R

H R

1

2

R

3

+

H2O

. respect de la règle de Zaitsev : départ du H du carbone en α le plus substitué > carbocation intermédiaire stable Ex. : butan-2-ol donnera préférentiellement but-2-ène plutôt que but-1ène : HO

H CH3

H3C

H3C

CH3 H

# déshydratation intermoléculaire

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146

. modèle réactionnel : SN1 . température basse . perte d’une molécule d’eau pour 2 molécules d’alcool > formation d’un éther-oxyde : +

R

1

OH

+

R

2

H OH

R

1

O

R

2

+

H2O

ATTENTION !!! Déshydratation beaucoup plus facile pour les alcools tertiaires que pour les alcools primaires car une des explications est que le carbocation intermédiaire est plus stable. • Réaction avec HCl cf. cours - obtention d’halogénure d’alkyle - réaction de type SN1 ou 2 en fonction de la classe du carbocation Ex. : tertiobutanol SN1 (carbocation stable) méthanol SN2 Dans la nature, création des liaisons ester phosphoriques = SN2 > déshydratation

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147

OH

VI) PHENOLS ( ) 1°- Caractéristiques • • • •

Odeur forte Solide à température normale Liaison hydrogène intermoléculaire (comme les alcools) Réactivité due à la polarisation de la liaison O-H Rupture facile > l’ion phénolate beaucoup plus stable que le phénol : résonance O

H

+

O

H

-

HC

Pour rétablir l’équilibre électronique de l’oxygène, H+ a tendance à partir. O

-

-

O

O -

HC

Ion phénolate = résonance très stable

Ainsi le phénol est plus acide que l’alcool > car libération du H+ plus facile • Molécule d’azote sur le cycle phénol = augmentation de l’acidité

2°- Réactions chimiques • Estérification - réaction possible uniquement en présence d’anhydride d’acide ou de chlorure d’acide • Propriétés réductrices des diphénols - équilibre d’oxydoréduction : hydroquinone OH

OH

benzoquinone O

O

: en présence d’un oxydant : en présence d’un réducteur Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

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VII) THIOLS (R-SH) ET SELENOLS (R-SeH) 1°- Caractéristiques • pas de liaison hydrogène > température d’ébullition plus basse que celle des alcools • Odeur désagréable • Acidité supérieure à celle des alcools (due entre autre à la longueur de la liaison S-H et Se-H) Méthionine + sélénocystéine (acides aminés) dans un site actif d’une protéine = caractère acide indispensable à la plupart des réactions du métabolisme

2°- Réactions chimiques • Oxydation des thiols (en présence de I2) cf. cours - I2 = oxydant - obtention d’un disulfure d’alkyle R-S-S-R • Chélation (=captation) d’une molécule de mercure (Hg2+) - thiol = mercaptan – toxicité du mercure

VIII) AMINES (R-NH2) 1°- Caractéristiques • Méthylamine (CH3-NH2) =gazeux Autres amines selon leur poids moléculaire = solide ou liquide • Liaisons hydrogènes intermoléculaires plus faibles que celles des alcools • Molécules non chirales > passage constant d’une forme à l’autre (inversion) ATTENTION !!! Le sel d’ammonium est chiral Caractère nucléophile et basique (dû au doublet libre de l’azote) Si augmentation de la densité électronique de l’azote (par effet inductif), augmentation de la basicité de l’amine :

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CH3-NH2

Basicité

CH3-CH2-NH2

+

H3C

H3C

H NH2

H3C

++

NH2

H3C H3C

+ (encombrement stérique)

+++

• Addition nucléophile

2°- Réactions chimiques • Réaction avec le chlorure d’acide 2

R

1

R

NH

Amine II

+

3

O

3

R

R

O R N

Cl

2

+

HCl

1

R

Chlorure d’acide

amide III

• Réaction avec du chlorure d’acide sulfonique (R-SO2Cl) - obtention d’un sulfamide :

cf. cours

O

1

R NH S

2

R

O

- comme la réaction précédente, c’est une substitution nucléophile • Méthode d’Hofmann (en présence d’halogénures d’alkyles) cf. cours - réaction de type SN2 - conversion des amines en une classe d’amine supérieure Ex. : amine II méthode d’Hofmann amine III - ajout de NaOH = alkilanysation de l’amine + extraction de l’amine de l’éther ATTENTION !!! Amine III méthode d’Hofmann sel d’ammonium R R

+

N R

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1

R

2

3

150

• Addition sur aldéhyde et cétone - amino-alcool intermédiaire peu stable : R R

2

1

NH

R

3

OH

Déshydratation

imine (ou base de Schiff) 2

R

R –

3

1

N R

réaction très présente dans l’organisme (Ex. : enzyme monoamine oxydase > dégradation des amines dans la mitochondrie)

IX) FONCTION CARBONYLES (R-CHO ET R-CO-R’) 1°- Caractéristiques • Formaldéhyde = gazeux à température Tous les autres aldéhydes = liquide ou solide si PM élevé normale • Réactivité - liaison π entre C et O (électrons facilement disponibles) - 2 doublets libres sur l’oxygène - polarisation : δ+ C=O δ− (différence d’électronégativité entre les 2 atomes) • Insaturation > addition nucléophile sur le carbone : R

B

A-B + R-CO-R’

O R

-

1

+ A+

B-C-OA

• Mobilité du H en α du groupe carbonyle (effet inductif de l’oxygène) Equilibre céto-énolique entre 2 formes tautomères (cf. cours) ATTENTION !!! Pour cétones simples, forme énol très instable > déplacement de l’équilibre vers la forme cétone Forme β−dicétone (-CO-CH2-CO-), forme énol beaucoup plus stable > structure conjuguée : OH R

1

+

OH

O R

2

R

1

-

O

R

2

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151

2°- Réactions chimiques • Hydratation cf. cours - ajout d’une molécule d’eau - mise en évidence par spectrophotométrie ms pas d’isolation possible des formes hydratées (instables) sauf l’hydrate de chloral (CCl3-CH(OH)2) • Combinaison bisulfitique (en présence de l’ion bisulfite HSO3-) cf. cours - technique histochimique - HSO3- décolore la fuschine - réactif de Schiff = dioxyde de souffre - attaque nucléophile par l’ion bisulfite d’un aldéhyde ou d’une cétone combinaison bisulfitique recoloration de la fuschine - intérêt : mise en évidence de fonctions carbonyles (Ex. : mise en évidence d’oses) • Addition d’acide cyanhydrique (HCN) - obtention d’un cyanhydrine :

cf. cours N OH

1

R

R

stéréospécifique du

N

2

Racémisation du produit final > attaque non C sur le carbone sp2 du groupe carbonyle

• Réduction (en présence de LiAlH4 ou NaBH4 ou H2) cf. cours - ion hydrure indispensable à la réaction est fourni par les réducteurs - LiAlH4 et NaBH4 = réduction uniquement du groupe carbonyle H2 = réduction des doubles liaisons éventuelles + du groupe carbonyle R-CHO R-CH2OH R-CO-R’ R-CHOH-R’ • Oxydation (en présence de KMnO4 dilué ou H2O2 ou KCr2O7) - même schéma réactionnel qu’avec l’oxydation des alcools - Aldéhyde = réducteur KMnO4 dilué, H2O2 et KCr2O7 = oxydants - obtention d’un acide carboxylique ATTENTION !!! Pas d’oxydation des cétones par ces oxydants.

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• Aldolisation + cétolisation cf. cours - addition de 2 molécules avec une fonction aldéhydique ou de 2 molécules avec une fonction cétonique ou d’une molécule avec une fonction aldéhydique avec une molécule possédant une fonction cétonique - catalyseur = OH- > milieu basique - arrachement d’un H+ en α du groupe carbonyle Carbanion intermédiaire Addition de l’autre molécule possédant une fonction carbonyle obtention, au final: β aldol (fonction alcool + fonction aldéhyde) β cétol (fonction alcool + fonction cétone) Déshydratation par simple chauffage > pour les aldols, réaction de crotonisation : HO

R

O

H3C

O

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X) ACIDES CARBOXYLIQUES (R-COOH) 1°- Caractéristiques • Point de fusion < 100 °C • Température d’ébullition - supérieure à celle des alcools - augmentation avec la longueur de la chaîne - liaisons hydrogènes nombreuses : O

HO

R

R OH

O

• Hydrosoluble - parfaite pour les molécules ayant au maximum 4 carbones - diminution de cette propriété entre 4 et 9 carbones - hydrophobe à partir de 9 carbones • Acidité supérieure à celle des alcools : -

O

O

R

R +

OH

O

H

Pour rétablir l’équilibre électronique de l’oxygène, départ d’un ion H+ : -

O R O

Structure symétrique > par résonance, délocalisation totale des électrons π sur l’ensemble des liaisons C-O de la fonction carboxylique : -

O R

O R

O

-

O

Grande stabilité de l’ion

2°- Réactions chimiques • Formation d’une lactone cf. cours - estérification interne d’un acide γ(ou δ)−hydroxy carboxylique • Formation d’un anhydride d’acide (R-CO-O-CO-R) - chauffage d’un acide - réaction difficile

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Acide + base sel d’acide - sels solubles dans l’eau - réaction équilibrée obéissant à la constante d’acidité KA : [R-COO-].[H+] [R-COOH] • Formation de chlorure d’acide (en présence chlorure de thionyle SOCl2) O

R O Cl

est très réactif : R-COCl + 2 NH3 R-COCl + R’-OH

amide primaire ester

• Estérification (voir V) ALCOOLS) • Sel d’acide + R-I

ester + Na-I

O

R

-

O Na+

• Réduction (en présence de LiAlH4) cf. cours - 2 possibilité de réactions selon le réactif présent : Hydrolyse alcaline > Acide alcool primaire Hydrolyse acide ou alcaline (car les esters sont peu stables) > Ester alcool primaire

XI) NITRILES (R

N

)

1°- Caractéristiques • Réaction d’addition (principalement) ATTENTION !!! HCN a des propriétés acides différentes des autres molécules nitrées

2°- Réactions chimiques • Oxydation (en présence de 2 H2O) - obtention d’un acide + NH3 • Réduction (en présence de LiAlH4) - obtention d’une amine primaire Hydrogénation catalytique (en présence de H2) - obtention d’une base de Schiff Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

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XII) AMIDES (R-CO-NH2) 1°- Caractéristiques • Très faiblement basique > résonance entre 2 formes limites (cf. cours) si captation par l’azote d’un H+, diminution de la densité électronique sur l’azote + perte de la stabilité • Structure très stable > hydrolyse difficile • Liaison peptidique = liaison amide ayant 2 configuration possibles : - Trans et Z - Cis et E (voir chapitre 2)

2°- Réactions chimiques • Formation d’un lactame

cf. cours - déshydratation interne entre un COOH et un NH2

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PARTIE V SUJETS TYPES CONCOURS

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TUTORAT DE MEDECINE PURPAN ANNEE UNIVERSITAIRE 2007-2008 PCEM1

Sujet type Concours de Chimie n°1 15 QCM 60 min

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La tuberculose est une maladie infectieuse provoquée par le bacille de Koch. Elle tue encore près de deux millions de personnes chaque année dans le monde. En France, c'est une Maladie à Déclaration Obligatoire. Le Mycobacterium tuberculosis (bacille de Koch), est la bactérie déterminant la tuberculose. Elle fut découverte par l'allemand Robert Koch en 1882. QCM 1 : L'éthambutol est un médicament utilisé contre la tuberculose car il exerce un effet bactériostatique sur Mycobacterium tuberculosis. Sa structure est la suivante :

CH2OH

CH2OH

CH-NH-CH2-CH2-NH-CH C2H5

C2H5

Il a la propriété de chélater des métaux comme le Zinc (6430Zn). La pince se fait entre les 2 atomes d’azote d’une même molécule avec un principe semblable à celui des mercaptans. On donne les valeurs approchées des masses atomiques des éléments suivants : H : 1 ; C : 12 ; N : 14 ; O : 16 Il existe deux définitions des éléments de transition : dans la première, ils sont assimilés aux éléments du groupe d ; dans la deuxième, il s’agit des éléments possédant des électrons dans une orbitale d ou f incomplète. A. L’élément Zn possède 34 neutrons. B. La valeur approchée de la masse atomique du Zn est de 64 g/mol. C. L’élément Zn appartient à la 4ème période et à la 11ème colonne de la classification périodique des éléments. D. D’après la première définition des éléments de transition, 30Zn (zinc) en est un. E. La configuration électronique de Zn se termine par 4s2 3d9. QCM 2 : L’éthambutol est injecté dans le corps humain du patient tuberculeux à la do se de 20 mg par kg (poids du sujet) pour être efficace. A. L’éthambutol a une formule brute de C10H27N2O2. B. L’éthambutol possède 4 stéréoisomères.. C. Pour une femme malade de 60 Kg , la quantité d’éthambutol injectée est de 6 mmol (valeur arrondie à l’unité la plus proche). D. Si l’éthambutol se complexe à un atome de Zn la masse moléculaire du complexe a pour valeur arrondie 268 g/mol. E. L’éthambutol possède 2 carbones asymétriques.

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D'après un article du monde paru dans l'édition du 03/05/2002 : « Mr. Sedrati continue de nier les meurtres dont il est accusé en multipliant mimiques, clowneries et incohérences Soupçonné d'avoir empoisonné ses victimes au cyanure avant de jeter les morceaux de leur cadavre dans le canal de la Marne au Rhin, il invoque une affaire de trafic de drogue. [...] [...] Quand un ingénieur du laboratoire de police scientifique de Lille vient rendre compte de l'analyse du contenu d'un bocal d'un kilo de poudre blanche retrouvé au domicile de l'accusé, ce dernier joue les naïfs. "Moi, le pot de cyanure -de potassium-, j'ai mis le doigt dedans et je l'ai porté à la bouche, je peux vous dire : c'est sacrément amer. Même avec beaucoup de sucre, c'est impossible d'en faire boire à quelqu'un dans un café." » QCM 3 : La machine à café de Mr. Sédrati dose 25cl de boisson par tasse. Pour sa première victime l’assassin verse 150 mg de cyanure de potassium KCN dont la masse moléculaire est arrondie à 65g/mol. A. La dissociation du cyanure de potassium est K

C

N

+

K

+

N

-

C

B. La concentration de cyanure dans la tasse est de 0,6 g/l. C. L’assassin doit peser 1,625g de cyanure de potassium pour préparer 25 cl de boisson à 100mM (peser précise au mg). D. L’assassin doit peser 2,600g de cyanure de potassium pour préparer 25 cl de boisson à 100mM (peser précise au mg). L’assassin ajoute 30 g. de sucre dans le café afin de rendre celui-ci moins amer. E. L’ajout de sucre rend le café moins toxique en modifiant la concentration en cyanure.

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QCM 4 : Le cyanure est considéré comme le ligand le plus puissant pour beaucoup de métaux de transition. Quelques complexes sont présentés ci dessous : Les octocyanures [M(CN)8]4-(M= Mo, W) qui ont une forme dodécaédrique ; Les hexacyanures [M(CN)6]3- (M = Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co). Les tétracyanures [M(CN)4]2- (M = Ni, Pd, Pt), qui ont une forme carrée plane ; Les dicyanures [M(CN)2]- (M = Cu, Au). Les tétracyanures ont une hybridation de type sp2d qui se caractérise par 4 orbitales coplanaires et perpendiculaires entre elles. CN

N (1)

(2)

N

C C Ni

NC

2+

Ni

2-

CN

C N

C

CN

N

Le numéro atomique du nickel est 28. A. D’après la théorie VSEPR un dicyanure comme [Cu(CN)2]- par exemple aura une forme linéaire. B. D’après la théorie VSEPR un hexacyanure comme [Cr(CN)6]3- par exemple aura une forme octaédrique. C. Les données de l'énoncé laissent penser que Ni, Pd et Pt sont de la même famille. D. Les structures représentées en 1 et en 2 de l’ion [Ni(CN)4]2- sont conformes à la description faite dans l’énoncé. E. Si Mr. Sédrati avait réellement goutté le café contenant le cyanure il n'aurait pas survécu. QCM 5 : S’inspirant de l’affaire Sedrati, un autre tueur en série met en place un stratagème afin d’empoisonner une personne lors d’un repas. Pour cela il place du cyanure de potassium dans un pichet de 70 cl de vin. Il désire cependant se doter d’un antidote pour le glisser dans son verre avant de boire le liquide empoisonné. Il dispose de connaissance rudimentaire en chimie (niveau PCEM1), de cyanure de potassium, de chlorométhane et d’un réducteur (LiAlH4). KCN

+ CH3Cl

A

+ 2 H2O

B

+

LiAlH4

A

+

KCl

B

+

NH3

C

Il est indiqué sur l’étiquette de la boite de KCN la solubilité de celui-ci : 70g/100ml à température ambiante. A. Le KCN sera visible en poudre dans le vin lorsque le tueur aura mis 20 g de poudre dans le vin. B. Le composé B est un amide. C. Pour que le chlorométhane joue pleinement son rôle d’antipoison il devra être en quantité (prendre la mole comme unité) égale ou supérieure au KCN. D. La dernière réaction de cet enchaînement ne détoxifie pas le vin mais le rend moins acide qu’il le serait sans elle. E. La dernière réaction de cet enchaînement augmente le degré d’alcool de ce vin. Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

162

QCM 6 : Les morceaux de cadavres humains des victimes de Mr. Sedrati furent retrouvés de plusieurs jours à plusieurs mois après les assassinats. Lors de l’analyse des tissus cadavériques les médecins légistes ont retrouvé certains composés moléculaires dans le corps humain en quantités anormalement élevées. Nous allons chercher à comprendre comment ces composés se sont formés… On précise que l’acide pyruvique (acide 2-oxopropanoïque) intervient dans le métabolisme énergétique cellulaire. Il n’est pas toxique. X est une base forte. A

B

H3C C

+

KCN

2 H2O

CHOH

+

NH3

+

COOH

LiAlH4

B

H2O H3C K2 Cr 2 O7

CHOH

+

X

COOH =E

C

D

A. Le réactif A est une cétone. B. Le composé B est le 2-hydroxy-propan-1-nitrile. C. Les composés D et E sont de l’acide lactique. D. Si le composé E est de configuration R alors on peut affirmer que le composé D est de configuration R. E. Deux carbones du composé C sont hybridés sp2. QCM 7 : L’acide cyanhydrique (acide faible donc peu dissocié en solution) HCN est hautement toxique pour la plupart des espèces vivantes comme nous le prouve l’affaire Sédrati. Pourtant certains organismes sont capables de le stocker en sécrétant le benzaldéhyde Ph-CHO auquel il se combine. In vivo cela forme un composé appelé mandélonitrile (aussi appelé amygdaline ou Vitamine B17) de formule brute Ph-CH(OH)CN. La réaction de stockage se produit uniquement à l’aide de la forme dissociée de l’acide cyanhydrique vu en cours. Voici 2 représentations possibles de la mandélonitrile. OH (1) CN H

OH (2) Ph

CN H

A. Le mandélonitrile appartient à la famille des cyanhydrine. B. La réaction de stockage de l’acide cyanhydrique se fait à une vitesse maximale lorsque le milieu est extrêmement acide. C. La réaction de stockage est une addition nucléophile de l’ion cyanure sur le benzaldéhyde.

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163

Le mandélonitrile peut être utilisé comme arme de défense par certains animaux. Le myriapode Apheloria corrigata emmagasine cette vitamine dans ses glandes salivaires. Le mille pattes est lui aussi capable de produire un mélange défensif d’ions cyanure et de benzaldéhyde. Pour cela, ces animaux réalisent la réaction inverse à celle vue précédemment. Cette réaction doit se réaliser en milieu basique car l’attaque d’une base permet la déprotonisation (perte de H+) de la fonction alcool et la libération du composé CN-. D. Cette réaction de déprotonisation est facilitée par un effet mésomère stabilisant la forme déprotonisée du mandélonitrile. E. Le mandélonitrile telle que représenté dans l’énoncé est de configuration R. QCM 8 : L’acétonitrile résulte de l’addition de l’acide cyanhydrique sur du méthane. Il est d’usage courant en laboratoire dans les colonnes de chromatographie (chromatographie liquide à haute performance) où il sert de phase mobile pour la séparation des molécules. Soit l’acétonitrile CH3-CN en solution avec le chlorure de methyl-magnésium tel que :

Réaction A Cl Mg CH3

+

H3C H3C CN

C

-

+

N Mg Cl

H2O

(a) + HO MgCl

H3C

Réaction B

(a)

H2O

NH3

+ (b)

Remarque : cette réaction se réalise sous la forme d’une addition suivit d’une élimination. A. La réaction A est semblable à l’addition des organomagnésiens sur les aldéhydes, cétones et CO2. B. La réaction A est un exemple de réaction pouvant parasiter la chromatographie liquide à haute performance. C. Le composé (a) est une imine ou base de Schiff. D. Le composé (b) existe sous 2 formes tautomères selon un équilibre céto-énolique. E. Lors de la réaction B un amino-alcool se forme brièvement jouant le rôle d’intermédiaire réactionnel. QCM 9 : La propanone (ou acétone) est le principal constituant du dissolvant utilisé pour retirer le vernis à ongles. Réaction 1 : 2 propanone ----> molécule (c) Réaction 2 : molécule (c) ----> molécule (d) + eau Précisions : la réaction 1 se déroule en milieu basique, la réaction 2 fait suite à une légère augmentation de température. A. L’acétone est un isomère du propanal. B. La première réaction est une estérification. C. La molécule (c) est un le 2-hydroxy-2-méthyl-pentane. D. La molécule (d) est le 2-méthyl-pent-2-én-4-one. E. La molécule (d) présente une stéréoisomérie éthylénique.

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164

QCM 10 : La caféine est une méthyl-xanthine présente dans de nombreux aliments comme les grains de café, le thé et le cacao. Elle est bien connue pour ses propriétés de stimulant du système nerveux central et du système cardio-vasculaire. On pense que la caféine agit sur le cerveau principalement par antagonisme de l'adénosine, c'est-à-dire que la caféine bloque ses récepteurs. En plus de la structure de la caféine, on donne les structures de la théophylline (contenue dans le thé) et de la théobromine (contenue dans le cacao). On vous rappelle les nomenclatures suivantes : B. Xanthine = 2,6-dihydroxy-purine C. Adénine = 6-amino-purine. O H3C O

N

N N

O

CH3

N

HN O

N

CH3

O

N

H3C

N

O

N N

H N N

CH3

CH3

CH3

Caféine

Thréobromine

Théophylline

On précise le rôle de certaines enzymes du corps humain : - une décarboxylase enlève une fonction carboxylique - une déméthylase enlève un radical méthyl - une transméthylase transfère un groupement méthyl d’une position à une autre. A. La caféine telle que représentée ci-dessus est la 1,3,9-triméthyl 2,6-dihydroxy-purine. B. Il est légitime de penser que la théobromine et la théophylline peuvent également agir sur le cerveau et le système cardio-vasculaire. C. In vivo, une déméthylase est susceptible de produire de la théobromine à partir de la théophylline. D. La double liaison en position 4-5 de ces 3 molécules est de configuration Z. E. La caféine présente un caractère hydrophobe inférieur à ceux de la théophylline et de la théobromine.

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165

QCM 11 : Les structures ci-dessous correspondent respectivement au [14]annulène et au [8]annulène. Une étude de diffraction des rayons X a révélé que le [14]annulène est plan et que le [8]annulène a la forme d’une cuvette non plane. On donne les valeurs approchées suivantes de masses atomiques : H, 1 ; C, 12.

[8]annulene [14]Annulene

A. Le [8]annulène obéit à la règle de Hückel et peut donc être considéré comme un hydrocarbure aromatique. B. Le [14]annulène a une masse moléculaire approchée de 182 g/mol. C. Le [14]annulène compte 4 doubles liaisons de configuration Z. D. Le [14]annulène a toutes ses doubles liaisons conjuguées. E. Le [14]annulène obéit à la règle de Hückel et peut donc être considéré comme un hydrocarbure aromatique. QCM 12 : L’Éthane-1,2-diol encore appelé éthylène glycol est le plus simple composé chimique de la famille des glycols (encore appelés diol). Le glycérol ou glycérine est un trialcool à trois molécules de carbone. Cette molécule découverte en 1779 dans l’huile d’olive possède de nombreuses applications et réactivités. On donne également la structure de l’acide palmitique (acide hexadécanoïque) que l’on trouve dans l’huile de palme et on rappelle la structure de l’acide phosphorique. O

CH2OH CH2 HO

OH CH2

H

OH CH2OH

Ethylène-Glycol

Glycérol

HO

P O

OH -

Acide phosphorique O OH

H3C

Acide Palmitique

A. Le glycérol est le propan-1,2,3-triol d’après la nomenclature officielle. B. Le glycérol compte une fonction alcool primaire et deux fonctions alcool secondaire. C. Le glycérol forme avec 3 acides palmitiques une molécule ayant 3 liaisons ether-oxyde résistantes à l’hydrolyse acide et alcaline. D. Le glycérol réagit avec l’acide phosphorique pour former des liaisons ester phosphorique particulièrement abondante dans le monde vivant. E. Le glycérol en présence de butan-2-one peut donner des acétals.

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166

QCM 13 : Voici les structures de 3 molécules correspondant à un cycle benzène greffé respectivement d'une fonction alcool, une fonction thiol et une fonction sélénol. SH

OH

SeH

Phénylthiol

Phénol

PhénylSélénol

De plus on rappelle la structure du mercaptoéthanol :

HS

CH2 CH2

SH

A. La réaction suivante est possible : AA

Protéine

AA SH

HS

SH

HS

AA mercaptoéthanol

AA

AA

AA S

S

S

S

Protéine AA

AA

AA

AA

B. La réaction suivante est possible : AA

AA SH S

Protéine

mercaptoéthanol

HS S

AA

Protéine

AA

SH

HS

SH

HS

AA

AA

C. Le phénol possède une plus grande polarisabilité que le phénylsélénol. D. Le phénylthiol possède un pKa supérieur à celui du phénol. E. La molécule ci-dessous possède une fonction thiohémiacétal. S

O C H

O

C

C

CH3

Cl

C

CH2

S

CH

CH2

Cl

OH

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167

QCM 14 : L'aspartame est un édulcorant de synthèse avec un pouvoir sucrant d'à peu près 200 fois celui du saccharose. La consommation d'aspartame est surtout motivée par le fait que son utilisation n'apporte aucune calorie et qu'il a un intérêt dans la prévention des caries. On utilise couramment l’aspartame pour sucrer les cafés. Il est plus connu sous le nom de « sucrette ». L’aspartame de configuration SR est synthétisé selon la réaction suivante : COOCH3 H5 C6

CH2

CH *S

NH2

+

ClOC

* CH

COOCH3 COOH

H5 C6

NH2

(a)

(b)

CH2

CH *S

NH

*R CO CH

COOH

NH2

Aspartame

A. L’aspartame possède 3 stéréoisomères. B. La molécule B est un acide-α-aminé. C. La structure telle que représentée ci-dessous correspond à la structure présentée dans l’énoncé.

OH O

CH2

O

C

H

NH

C H

O

C

C

C

CH3

O

H2N

D. Il est possible que la structure telle que représentée ait un goût différent. E. L’aspartame telle que présentée dans l’énoncé est un judicieux substituant alimentaire aux glucides pour les diabétiques.

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168

QCM 15 : La thalidomide était un médicament vendu à partir de 1958 comme hypnogène et comme antiémétique (pour combattre les nausées matinales) chez les femmes enceintes. Ce n'est que trois ans plus tard que les épidémiologistes ont noté un effet tératogène sur le développement fœtal causant entre autres des amélies ou des phocomélies (voir photos). La thalidomide existe sous deux énantiomères, les formes R et S n'ayant pas les mêmes effets. Néanmoins, les deux formes pouvant se convertir l'une en l'autre in vivo, il est illusoire d'espérer éviter l'effet tératogène en n'administrant qu'une forme.

O

O

H

+ Br

+

Li -N

CH

O

SN2 O

N

NH

NH O

O

O

A

B

O

Thalidomide

La thalidomide représentée ci-dessus est la forme anti-nauséeuse. A. La forme tératogène de la thalidomide est l’énantiomère R. B. Pour obtenir la thalidomide telle que représentée ci-dessus, il faut que le composé B soit de configuration S. C. Pour obtenir la thalidomide telle que représentée ci-dessus, il faut que le composé B soit de configuration R. D. Pour obtenir un mélange racémique à partir d’un flacon de 3 moles de forme anti-nauséeuse, il nous faudra ajouter 3 moles de forme tératogène. E. Les 2 cycles du composé A sont dans un même plan.

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169

CORRECTION QCM 1 : ABD A. Vrai, nombre de neutrons = 64-30 =34. B. Vrai, A= nombre de masse = masse atomique approchée. C. 4ème période 12ème colonne. E. 4s2 3d10 QCM 2 : CE A. C10H24N2O2. B. On peut avoir RS (méso), mais aussi RR et SS (énantiomères). C. Vrai, m= 20 (mg/Kg) x 60 (Kg) = 1200 mg M = 120 +24+28+32 = 204 (arrondi à 200) n = m/M = 6 mmol D. Faux, M = 204 + 64 -2 = 266 g /mol. Une seule molécule d’éthambutol suffit (voir énoncé), et les fonctions amines agissent comme les fonctions thiol donc elles perdent chacune un H, comme ci-dessous.

On peut cependant envisager quelques choses de contraire à l'énoncé (donc ce n'est pas ce que l'on vous demande ici) ou la chélation se fait par un mécanisme ionique comme ci-dessous :

Dans ce cas la on ne retrancherait pas les 2 H. Mais ce n'est pas ce qui est demandé dans l'énoncé.

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170

QCM 3 : ABC B. Vrai, 0,15g dans 250 mL donne 0,6g dans 1L. C. Vrai, 65 (g/mol) x 0.1(mol/l) x 250/1000 (l) = 1,625 g. E. Il reste tout autant de molécules de cyanure dans le café malgré le fait que la concentration ait légèrement diminué par l’ajout de sucre qui se dissout et donne un peu plus de solvant... La toxicité de ce café n’a absolument pas changé vu qu’il y a autant de poison. QCM 4 : ABCDE E. Vrai, il est dit en cours que l’on meurt dans les quelques instants suivant l’ingestion de cyanure. Cet homme n’a jamais goutté de cyanure, sinon il ne serait pas là pour le raconter. QCM 5 : CDE KCN H3C

+ CH3Cl C

H3C

N

COOH

H3C

C

+ 2 H2O

+

N

H3C

K Cl

COOH

+

NH3

LiAlH4 H3C

CH2OH

A. Le tueur peut se permettre de verser jusqu’à 490g. (70X7) de KCN avant que celui-ci atteigne saturation et ne se solubilise plus. B. Le composé B est un acide C. Vrai, sinon il reste du KCN dans le vin... Il faut donc au moins autant de molécule de CH3Cl que de KCN, donc autant de mole de KCN que de CH3Cl. D. Vrai, le réducteur transforme l’acide en alcool, l’alcool étant moins acide qu’un acide. E. Vrai, le réducteur créant des molécules d’éthanol. QCM 6 : BE H3C

CHO

+

KCN + H2 O

H3C

CHOH

C

H3C

CHOH

COOH

H3C

CO

COOH

N

+

H3C CHOH *R/S E= H3C

2 H2O

K2 Cr 2 O7

H3C

CO

H3C

CHOH

C

CHOH

N

+

K OH

COOH

COOH

LiAlH4 CH 2OH

A. C‘est un aldéhyde : l’éthanal. C. Seul E est l’acide lactique. D est un α-diol. D. On obtient un mélange racémique pour le composé D. QCM 7 : AC B. Pour que la réaction puisse avoir lieu il faut que l’acide cyanhydrique soit sous sa forme dissociée avec l’ion cyanure (CN-) qui va venir faire une attaque nucléophile sur le carbone de la fonction aldéhyde . Plus le pH est acide, plus il y a d’ion H+ en solution, moins on aura d’ion cyanure (la dissociation libère un proton) et donc plus la réaction se fait lentement et cela d’autant plus que l’acide cyanhydrique est un acide faible, c'est-à-dire peu dissocié en solution. D. Deux liaisons simple entre le doublet de l’oxygène et le cycle phényle ou la triple liaison CN donc pas d’effet mésomère. E. Configuration S => OH > CN > Ph > H.

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QCM 8 : ABCDE H3C A C

NH

H3C

O H3C

C

H2C

B CH3

C

CH3

OH nde

A. Vrai, c’est la même réaction que la 2

présentée dans l’énoncé.

QCM 9 : A A. Vrai, Propanal = CH3-CH2-CHO soit C3H6O ; Acétone = CH3-C=O-CH3 soit C3H6O. Ils sont isomères de fonctions. B. C’est une cétolisation. C. β-cétol = 4-hydroxy-4-méthyl-pentan-2-one. D. 4-méthyl-pent-3-én-2-one. E. Un C impliqué dans une double liaison est porteur de 2 substituants identiques (CH3-). QCM 10 : B A. 1,3,7-triméthyl B. Vrai, ces molécules sont très ressemblantes. C. Faux, une transméthylase permet une interconversion entre thréobromine et théophylline. Une deméthylase permet de donner, à partir de la caféine, de la théobromine (en position 3) et de la théophylline (en position 7). D. Elle est de configuration E. En position 5, on a N > C. En position 4 on a N=C de chaque côté, mais on a N=C=O > N=C-N. (Voir cours de biologie moléculaire si vous avez des problèmes de numérotation du noyau purine). E. La caféine possède un radical méthyl en +, elle est donc plus hydrophobe. QCM 11: BDE

A. La molécule n'est pas plane, donc pas aromatique. C. Il y a trois doubles liaisons Z. Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

172

QCM 12 : ADE B. 2 alcools primaires et un alcool secondaire. C. On obtient 3 liaisons esters qui sont labiles aux hydrolyses acides et alcalines. E. Vrai, 2 des 3 fonctions alcools réagiront à chaque fois. Lorsque les 2 alcools primaires réagissent, on obtient le composé (1). Lorsque une fonction alcool primaire réagit avec une fonction alcool secondaire, on obtient les composés (2). Les flèches marquent les carbones asymétriques. Il y a donc 22 = 4 stéréoisomères pour la seconde possibilité, soit 5 acétals différents possibles. Pour plus d’entraînement sur les acétals cycliques, voir la dernière question du concours 2007 et le QCM 121 des TD. CH2

CH2

O

H

C 2H 5 C

(1)

O C

C

HO

CH3 CH2

HOH 2C

(2)

H

O

C

C 2H 5

O CH3

QCM 13 : BE A. Ce n’est pas un oxydant mais un réducteur. C. Le sélénium est situé en dessous de l’oxygène dans la même colonne de la classification périodique des éléments. Il possède donc un rayon atomique supérieur, il a une plus grande polarisabilité. D. Le phénylthiol est plus polarisable que le phénol, donc il est plus acide. Son pH et son pKa sont donc inférieur à celui du phénol. E. Vrai, il y a une fonction thioéther et une fonction thiohémiacétal.

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QCM 14 : BDE A. 2 carbones asymétriques = 4 stéréoisomères. B. Vrai, on voit une fonction amine en α de la fonction acide. Il s’agit d’un dérivé chloré de l’acide aspartique. C. Ici on a représenté du SS. Dans l’énoncé il est demandé du SR. D. Oui, une structure SS n’aura pas les mêmes propriétés biologiques qu’une structure RS. Un composé ayant un goût sucré sous la forme RS peut donc avoir un goût différent, amer par exemple, sous la forme SS. E. Vrai, car il est non calorique. QCM 15 : BDE A. L’énantiomère représenté est la forme R. Il est dit dans l’énoncé qu’il est anti-nauséeux. La forme S est donc la forme tératogène. B et C. Voici les 2 possibilités du composé B (forme R et forme S) :

H R

H

S

O Br NH O

O Br NH O

Il est indiqué qu’il s’agit d’une réaction stéréospécifique (SN2) avec inversion de Walden. Lors de l’état de transition sp3d le substituant arrivant (le cycle avec l’N qui sera prioritaire) et celui partant (le Br qui est prioritaire) sont axiaux par rapport au plan de référence. Comme l’arrivant ainsi que le partant sont prioritaires d’après la règle Cahn, Ingold et Prelog, on aura une inversion de configuration (attention ce n’est pas forcément tout le temps le cas avec une SN2 !!!). Donc pour obtenir la forme R anti-nauséeuse, il nous faudra partir d’un composé B de forme S. D. Vrai, pour obtenir un mélange racémique il faut être en quantités équimolaires. E. Vrai, les 2 cycles ne comptent que des carbones sp2 qui sont plans et l’atome de Li avec sa charge + est dans une configuration plane (entouré de 3 doublets) d’après la théorie VSEPR. Remarque concernant le QCM 5 (se tenir aux éléments du cours pour y répondre, ceci est de la culture G). CH3Cl est gazeux (ébullition –24,2°C) et on ne le trouve qu’en cylindre de métal scellé ou en solution dans l’éther ou le méthanol, car il est hydrophobe. Quant à KCl, il est mortel mais peut-être utilisés lors de traitements diurétiques.

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TUTORAT DE MEDECINE PURPAN ANNEE UNIVERSITAIRE 2007-2008 PCEM1

Sujet type Concours de Chimie n°2 15 QCM 60 min Ce sujet constitue un entrainement à l'épreuve de chimie du concours. Malgré l'aspect "original" des QCM, tous les éléments pour répondre sont dans votre cours et dans les énoncés. Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

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Le tableau suivant représentant les énergies de liaison (en KJ/mol) est utile à la résolution des QCM 1 à 3 :

(1) signifie liaison simple, (2) liaison double, (3) liaison triple. Par exemple, EO=O = 497; EC=O = 743.

A Rangueil, 4 amphithéâtres sont disponibles pour 'accueillir les P1'. Des P2 tuteurs de Chimie un peu facétieux ont pour projet de produire des combustions simultanément dans 3 amphithéâtres à l'aide de bombonnes de gaz ; dans le seul et unique but de vérifier, par l'expérience, certaines données théoriques. Les tuteurs utilisent : Amphi 1 : Propane Amphi 2 : Hexane Amphi 3 : Octane On considère que toutes les combustions sont complètes. Il est rappelé que la présence d'O2 est indispensable à toutes combustions. Par ailleurs on précise que l’on considère ce dernier sous la forme O=O. QCM 1 : A. Dans l'amphi 1, la combustion complète d'1 molécule de propane nécessite 5 molécules de dioxygène. B. Dans l'amphi 2, la combustion complète d'1 molécule d'hexane relargue 5 molécules de dioxyde de carbone. C. Dans l'amphi 3, la combustion complète d'1 molécule d'octane nécessite 9,5 molécules de dioxygène. D. Dans l'amphi 2, le premier temps de réaction de combustion de l'hexane (clivage de toutes les liaisons covalentes) nécessite que le milieu environnant donne 12229,5 KJ/mol. E. Dans l'amphi 2, le premier temps de réaction de combustion (clivage de toutes les liaisons covalentes) nécessite que le milieu environnant donne 7508 KJ/mol. Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

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QCM 2 : A. La formation de 6 molécules de dioxyde de carbone à partir de 6 carbones et de12 oxygènes entraînera la libération d’une énergie E = 8916 KJ/mol. B. La formation de 7 molécules d’eau à partir de 7 oxygènes et de 14 hydrogènes entraînera la libération d’une énergie E = 6482 KJ/mol. C. Dans l'amphi 2, le bilan de la réaction complète de combustion de l’hexane libère une énergie E= 7890 KJ/mol D. Dans l'amphi 2, le bilan de la réaction complète de combustion de l’hexane libère une énergie E= 3168,5 KJ/mol. E. La combustion complète est une réaction lente que l’on retrouve chez l’homme dans les mitochondries. QCM 3 : Suite à la réussite de leur première expérience, les tuteurs ramènent 5 moles de Trinitrate de Glycérol dans l’amphi 4, toujours dans l’optique de vérifier des données théoriques à propos de cette molécule. Le trinitrate de Glycérol, plus connu sous le nom de Nitroglycérine, est un liquide légèrement huileux à température ambiante, incolore à l’état pur et jaune en milieu acide. La nitroglycérine est fabriquée en laboratoire par la nitration de la glycérine (ou glycérol) qui est ensuite mélangée au mélange d'acide sulfurique et nitrique : C3H5(OH)3 + 3HNO3 → C3H5(NO3)3 + 3H2O Voici une représentation de la nitroglycérine : ONO2 O2NO

ONO2

La nitroglycérine est une molécule très sensible aux chocs, aux étincelles et aux élévations de températures. L’explosion peut survenir à la moindre variation d’un de ces facteurs pour donner la réaction suivante : 4 CH2(ONO2)-CH(ONO2)-CH2(ONO2) --choc--> 6 N2(g) + O2(g) + 10 H2O + 12 CO2(g) A. Une liaison N-C sera plus difficile à cliver qu’une liaison H-C. B. Le trinitrate de Glycérol présente de 3 liaisons ester nitrique. C. La réaction (1) est une addition nucléophile entre un trialcool et trois acide minéraux. D. Les données fournies dans l’énoncé ne nous permettent pas de calculer l’énergie dégagée par une explosion de 5 moles de nitroglycérine. E. La nitroglycérine est utilisée dans le traitement de l’angine de poitrine.

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QCM 4 : Soit la thalidomide, médicament anti-nauséeux autrefois utilisé en médecine. O

Forme A H N

O

N

O

O

H

O

Forme B H N

O

N

O

O

H

A. La forme A est de configuration R. B. La forme B est de configuration S. C. Un mélange équimolaire de ces 2 molécules est un mélange racémique. D. Les 2 formes présentent des propriétés biologiques identiques. E. Les 2 formes présentent une même température de fusion. QCM 5 : Soient les 2 molécules (a) et (b) ci-dessous :

O

OH H2C

C

CH2

CH

CH2

C

N

H3C

C

CH2 H2C

CH

C HO

N

CH2

C

N

C

C H2C

CH

CH2

CH

C O

(a)

(b)

N H

CH2

A. D’après les règles de nomenclature les fonctions cétones de la molécule (b) sont les fonctions prioritaires. B. Les 2 structures correspondent à 2 formes limites du même composé. C. Le cycle de la molécule (a) est aromatique. D. Il est possible d’éliminer une grande quantité de molécule (b) en consommant uniquement la molécule (a). E. Deux tautomères sont 2 isomères de constitutions. Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

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Après avoir écrit les structures de Lewis des molécules ou ions suivantes vous pourrez résoudre les QCM 6 et 7 : 1) H2NOH 2) COF2 3) [CH3CO2]4) H2NCN 5) NCNC(NH2)2 QCM 6 : A. Toutes ces molécules ou ions présentent des recouvrements latéraux d'orbitales p pures. B. Une seule de ces structures fait apparaître un électron célibataire. C. Dans l’ensemble des molécules ou ions on retrouve les différents états d'hybridation du carbone et de l'azote. D. La molécule 5 possède six électrons π. E. Le classement par ordre croissant du nombre de doublets non-liants est : 4 < 1 < 5 < 3 < 2. QCM 7 : A. Les molécules 1, 4 et 5 ont une géométrie de type plane. B. La molécule 4 possède quatre liaisons σ. C. La molécule 2 est plane. D. Les molécules 1, 4 et 5 peuvent établir des liaisons hydrogènes intermoléculaires. E. Seule la molécule 4 possède une triple liaison. Les pénicillines sont des antibiotiques de la famille des β-lactamines. Elles furent officiellement et fortuitement découvertes par Sir Alexander Fleming en 1928. Elles n'ont été introduites en médecine pour des thérapies qu'à partir de 1941. Elles sont utilisées dans le traitement d'infections bactériennes. Nous allons donc découvrir la structure de quelques pénicillines à travers les QCM 8 à 15. Voici le noyau de la famille pénicilline (R pour radical varie selon les variétés de pénicillines). On donne également les masses atomiques des atomes la constitutant. R

NH

O

S

CH3

N

CH3

O

O

Elément S C H N O

Masse Atomique 32,065 12,0107 1,0079 14,0067 15,9994

OH

QCM 8 : En considérant le noyau des pénicillines : (Les questions qui suivent doivent être traitées sans prendre en compte le radical R) A. L’atome de soufre est hybridé sp3. B. La formule chimique brute des pénicillines est C9H11N2O4S. C. La masse moléculaire moyenne est de 243,2592. D. On doit peser 2,43g. de pénicilline pour préparer 100 ml d’une solution à 100mM (pesée précise au centième). E. Le nombre maximal d’atome que l’on trouve dans un même plan est de 5.

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QCM 9 : En considérant le noyau des pénicillines : (Les questions qui suivent doivent être traitées sans prendre en compte le radical R) A. Il existe 12 doublets non liants au sein de cette molécule. B. La molécule possède une fonction amine primaire et une fonction amine secondaire C. L’atome de S est hybridé sp2. D. L’atome d’oxygène est bien plus volumineux que l’atome de soufre. E. Dans cette molécule les 2 cycles sont dans un même plan. QCM 10 : La pénicilline G est une forme de la pénicilline injectée sous forme intraveineuse. C’est l’équivalent de la pénicilline V administrée par voie orale. Soit la structure de la pénicilline G : NH S CH3 1 2 a

O

N

CH3

O

3 OH

O

A. Les carbones asymétriques 1 et 2 sont de configuration R. B. Le carbone asymétrique 3 est de configuration S. C. Il est possible de nommer cette molécule la benzylpénicilline car le radical R correspond à un radical benzyle. D. Le cycle (a) est aromatique. E. Dans la pénicilline G on retrouve 12 atomes dans un même plan. QCM 11,12,13 : Soit l’isopénicilline N intervenant dans la synthèse des pénicillines :

HOOC

NH CH

C

NH2

O

Isopénicilline N

S CH3 N

CH3

O C

O

HO

C3H7 C H

COOH H2N

On considère la partie encadrée et détaillée ci-dessus comme le radical R. Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

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QCM 11 : A. Le radical R est l’acide-2-amino-pentanoïque. B. Le radical R est de configuration S. C. Les propriétés biologiques de l’isopénicilline N sont susceptibles de varier suivant les stéréoisomères rencontrés. D. La fonction amine du radical exerce un effet inducteur attracteur -I. E. L’isopénicilline N possède 2 fonctions acides, 2 fonctions cétones ainsi qu’une fonction amine. QCM 12 : Soit le Chlorure de thionyle de formule brute SOCl2. Pour construire cette molécule on établit 2 liaisons covalentes et une liaison dative. A. L’isopénicilline N est plus acide que la pénicilline G. B. L'isopénicilline N telle que représentée n'existe pas dans la mesure ou la forme retrouvée en réalité correspond à l’hybride de résonance. C. Il est possible de faire réagir les deux fonctions acides de l' isopénicilline N avec du chlorure de thionyle puis 2 molécules d’ammoniac pour obtenir 2 fonctions amides. D. L’atome de soufre du chlorure de thionyle est hybridé sp3. E. Le chlorure de thionyle renferme une fonction thiol. QCM 13 : On mélange de l’isopénicilline N avec une solution de NaOH : A. L'isopenicilline N comporte 2 effets mésomères de type electron p - electron n. B. Une fonction acide exerce un effet mésomère attracteur contrairement à une fonction amine. C. On observe un noyau naphtalène dans l'isopenicilline N. D. Les fonctions acides de l'isopenicilline N peuvent donner un isopenicilline N - oate de sodium. E. L’élimination de Na+ des molécules néo-formées est susceptible de donner un alcool. QCM 14,15 : L’AVC Tripeptide est un intermédiaire de la biosynthèse des pénicillines : HS HOOC

NH CH

C

NH2

O

CH3 CH3 O

AVC Tripeptide O

HOOC

C NH

OH

NH CH

C

NH2

O

S CH3 N

Isopénicilline N

CH3

O C HO Tous Droits réservés au Tutorat Associatif Toulousain Sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdites

O

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QCM 14 : A. L’AVC Tripeptide comporte un groupement thioester. B. Deux isopenicillines N sont capables de former un pont disulfure entre elles. C. L'oxydation des ponts disulfures peut se faire par l'action du mercaptoéthanol. D. L’isopénicilline N possède plus de stéréoisomères que l’AVC Tripeptide. E. Les fonctions alcools et thiols peuvent être estérifiées par des acides carboxyliques. QCM 15 : Donnée : C6H5-SO2Cl = chlorure de benzène sulfonyl. A. Dans la nomenclature de l’AVC Tripeptide nous retrouverons entre autre le suffixe « -amido ». B. L’AVC Tripeptide possède une amine primaire et deux amines secondaires. C. L’AVC tripeptide peut réagir avec le chlorure de benzène sulfonyle pour donner une imine. D. La fonction amine primaire de l’AVC tripeptide est en position β par rapport à une fonction acide. E. Une amine primaire peut intervenir dans la méthode d'Hoffman avec les halogénures d'alkyles selon un mécanisme de type SN1.

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CORRECTION QCM 1 : AD Propane: C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O Hexane: C6H14 + 9,5 O2 -> 6CO2 + 7H2O Octane: C8H18 + 12,5 O2 -> 8CO2 + 9H2O B. 6 molécules de dioxyde de carbone. C. 12,5. D. Vrai, dans l’hexane il y a : 5 liaisons C-C => 348 (tableau) x 5 = 1740 14 liaisons C-H => 412 x 14 = 5768 ET on clive également 9,5 molécules d’O2 => 9,5 x 4721,5 4721,5 + 1740 + 5768 = 12229,5 KJ/mol. E. Il ne faut pas oublier l’O2 !!!! QCM 2 : ABDE A. Vrai, dans 6CO2 il y a 12 liaisons C=O => 12 x 743 = 8916 KJ/mol. B. Vrai, dans 7H2O il y a 14 liaisons O-H => 14 x 463 = 6482 KJ/mol. C. Le produit de la combustion de l’hexane est 6CO2 + 7H2O. 8916 + 6482 = 15398 KJ/mol => 15398 – 12229,5 (voir 1) = 3168,5 KJ/mol => D vrai. QCM 3 : BE 4 CH2(ONO2)-CH(ONO2)-CH2(ONO2) ---CHOC---BOOM----> 6 N2(g) + O2(g) + 10 H2O + 12 CO2(g) A. D’après le tableau N-C =305 KJ/mol alors que C-H =412 KJ/mol. C. Il s’agit d’une estérification, qui correspond à une substitution nucléophile (SN1 ou SN2, selon les cas). D. Ce calcul est totalement réalisable mais beaucoup trop fastidieux, c’est pour cela que l’on se contente du calcul de la combustion de l’hexane. Cependant toutes les données se trouvent dans le tableau et dans la réaction. Cela peut constituer un bon entraînement (un peu long …)! E. Vrai, la nitroglycérine calme l’angine de poitrine grâce aux propriétés dilatatrices de NO. QCM 4 : CE A. Forme A = configuration S. B. Forme B = configuration R. C. Vrai, car il n'y a qu'un seul carbone asymétrique, une forme R et son énantiomère S. Un mélange équimolaire verra donc les pouvoirs rotatoires s'annuler : c'est un mélange racémique. D. Ce sont des énantiomères, ils ont donc des propriétés biologiques différentes. Dans le cours : forme S tératogène, forme R anti-nauséeux. E. Vrai, les énantiomères ont les mêmes propriétés physiques (fusion, ébullition ...) et chimiques. QCM 5 : DE A. La fonction principale est la fonction nitrile. B. Ne pas confondre forme limite d’un même composé avec un équilibre céto-énolique. C. Il n’y a pas de conjugaison sur la totalité du cycle (et même aucune conjugaison) donc celui-ci ne peut pas être aromatique. D. Vrai, car ces 2 molécules sont liées par un équilibre chimique céto-énolique.

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QCM 6 : CDE O

H

F N

H

O C

O H

H3C

C

F

O N

H2N C

C

N

-

C

NH2

N NH2

A. Pas la molécule 1 QCM 7 : BCD A. La molécule 1 est tétraédrique car l'azote est hybridé sp3. E. Il y a aussi la molécule 5. QCM 8 : ABCD C. Vrai, 32,065 + 9 x 12,0107 + 11 x 1,0079 + 2 x 14,0067 + 4 x 15,9994 = 243,2592. D. Vrai, masse atomique = 279.1602 u.m.a. donc on en déduit que 1 mole de ce noyau aura une masse de 243,2592 g. Pour avoir une mole de ce noyau il faudra 243,2592 g/L de ce noyau. 1M = 243,2592 g/L => On en veut 100mM soit 100/1000 soit 0,1 et 100mL soit 100/1000 soit 0,1. Le calcul sera donc : 243,2592 x 0,1 * 0,1 = 2,43g E. C et N de la fonction lactame sont tous les deux hybridées sp2 (mésomérie entre le doublet non liant de l'azote et l'atome d'oxygène en α) donc on aura 6 atomes dans le même plan : 4C, 1N et 1O.

S

N H N O

QCM 9 : A B. C’est pas parce que l’on trouve un N que l’on a une fonction amine … ici il n’y a pas de fonction amine. C. Le S est hybridé sp3. D. L’atome de soufre est plus gros que celui d’oxygène.

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QCM 10 : ABCDE

H

NH

H a

H

O

1

2

R

R

S

N

CH3

S

O

H

CH3

3

H OH O D. Vrai, il est plan, conjugué sur tout son cycle et respecte la règle de Hückel (n=1). E. Vrai les 12 atomes du même plan sont dus au cycle aromatique. On a 6 carbones constituant le cycle, 5 hydrogènes et le carbone supplémentaire. QCM 11 : ACD B. Configuration R. E. Il n’y a aucune fonction cétone. QCM 12 : ABCD A. On a rajouté une fonction acide donc N est plus acide que la G. B. Vrai, car on trouve des résonances au niveau des fonctions amides. D. Vrai, voici comment construire la molécule. On prend l’atome de soufre non excité. 2 liaisons covalentes sont possibles avec les 2 atomes de chlore. Il nous reste à établir une liaison dative avec un atome d’oxygène excité. La double liaison habituellement représentée ne doit pas l’être d’après l’énoncé, c’est une fausse double liaison comme celles que certains indiquent dans H3PO4 ou H2SO4.

S

O S O

Cl Cl

Cl

Cl

QCM 13 : BD A. Cet effet existe dans les 2 fonctions acides mais aussi dans les 2 fonctions amides. B. Vrai, la fonction amine est donneuse. Attention aux radicaux suivant : nitrile et nitro sont attracteurs –M. C.

Naphthalene D. Vrai, départ de H+ avec formation d’une molécule d’eau par ailleurs. E. Théoriquement on devrait obtenir une sorte d’anhydride d’acide super compliqué en éliminant Na+ de l’isopenicilline N - oate de sodium (voir cours sur les acides).

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QCM 14 : DE HS HOOC

NH CH

R

C

CH3

S

NH2

CH3

O

O

AVC Tripeptide

HOOC

NH

NH CH

C

R

O

R

C

OH

R

S CH3

S

NH2

O

N

Isopénicilline N

S

CH3

O C HO

O

A. Groupement Thiol. B. Car S est engagé dans une liaison thioether difficile à rompre. C. C'est une réduction. D. Vrai, la cyclisation donne un carbone asymétrique en plus à l’isopénicilline N. QCM 15 : Aucune O S

Cl

O A. On utilise amido en préfixe et amide en suffixe. De plus dans cette molécule ce sont les fonctions acides carboxyliques qui sont prioritaires et citées en suffixe. B. Faux, ici on a 3 azotes. Une amine primaire et deux fonctions amides. C. Le chlorure de benzène sulfonyle réagit avec une amine pour donner un sulfonamide ou sulfamide ayant des propriétés bactéricides et utilisé dans le traitement contre le diabète car il possède des propriétés hypoglycémantes. D. En position α. E. Réaction de type SN2.

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POLYCOPIÉ :………………………………………………… …………………… QCM N° :……………

□ ITEM :…………..

ou

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□ ÉNONCÉ

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POLYCOPIÉ :………………………………………………… …………………… QCM N° :……………

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