QCM : Chimie des hétéroéléments — 20 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle est la fonction principale des éthers silylés en synthèse organique ?

Protéger les fonctions alcool pendant une synthèse
Stabiliser les alcènes contre une hydrogénation
Accélérer l’oxydation des alcools benzyliques
Réduire les aldéhydes en alcools correspondants

Protéger les fonctions alcool pendant une synthèse

Explication

Les éthers silylés servent de groupes protecteurs pour masquer temporairement la fonction alcool. Les silanes, et non les éthers silylés, sont employés comme réducteurs de plusieurs fonctions organiques.

2. Un chimiste doit réduire un aldéhyde sans utiliser un éther silylé comme groupe protecteur : quelle famille de composés convient le mieux ?

Les silanes
Les éthers silylés
Les sulfates
Les sulfonates

Les silanes

Explication

Les silanes peuvent réduire les aldéhydes, ainsi que les cétones, les alcènes et certains alcools benzyliques. Les éthers silylés ont une fonction différente : ils protègent les alcools.

3. Quelle association décrit correctement les formes naturelles du soufre dans les minéraux ?

La galène contient du soufre oxydé sous forme de sulfate
Le gypse contient du soufre oxydé sous forme de sulfate
La pyrite contient du soufre élémentaire sous forme de S8
Le cinabre contient du soufre fortement oxydé sous forme de sulfate

Le gypse contient du soufre oxydé sous forme de sulfate

Explication

Le gypse, comme la kiesérite, la barytine et la célestine, contient du soufre oxydé dans un sulfate. La galène, la pyrite et le cinabre contiennent plutôt du soufre sous forme réduite.

4. Quel degré d’oxydation le soufre possède-t-il dans l’acide sulfurique et les sulfates ?

+6+6
00
−2-2
+4+4

$$+6$$

Explication

Dans l’acide sulfurique et les sulfates, le soufre est à l’état d’oxydation +6+6, qui correspond à une forme fortement oxydée. L’état −2-2 caractérise au contraire le soufre réduit des sulfures et de H2SH_2S.

5. Quelle association relie correctement un aminoacide soufré et un rôle biologique ?

La cystéine constitue le principal conservateur alimentaire
La méthionine agit principalement comme antioxydant immunitaire
Le glutathion est un aminoacide soufré intégré aux protéines
La cystéine participe à des processus enzymatiques

La cystéine participe à des processus enzymatiques

Explication

La cystéine est un aminoacide soufré impliqué dans de nombreux processus enzymatiques, tandis que le glutathion agit comme antioxydant et soutient l’immunité. Le glutathion n’est pas présenté comme un aminoacide soufré unique.

6. Pourquoi les thiols RSH sont-ils plus acides que les alcools ROH ?

Ils forment des sulfones dès leur mise en solution aqueuse
Ils possèdent un degré d’oxydation du soufre égal à +6
Leur acidité est indiquée par un pKa plus faible, compris entre 10 et 12
Leur acidité est indiquée par un pKa plus élevé, compris entre 14 et 19

Leur acidité est indiquée par un pKa plus faible, compris entre 10 et 12

Explication

Les thiols ont un pKa de 10 à 12, inférieur à celui des alcools, situé entre 14 et 19, ce qui traduit leur acidité plus élevée. Un pKa plus grand correspondrait ici aux alcools plutôt qu’aux thiols.

7. Quelle propriété distingue particulièrement les thiols des alcools ?

Ils forment facilement des sulfates stables
Ils se transforment directement en sulfones
Ils forment facilement des disulfures stables
Ils possèdent une basicité comparable à celle des amines

Ils forment facilement des disulfures stables

Explication

Les thiols sont réducteurs, ont une odeur caractéristique et peuvent former facilement des disulfures stables. Les sulfones proviennent de l’oxydation des sulfures, et non de la transformation caractéristique des thiols décrite ici.

8. Quelle transformation peut subir progressivement un sulfure lors d’une oxydation ?

Il peut devenir un thiol puis un alcool
Il peut devenir un sulfoxyde puis une sulfone
Il peut devenir un sulfate puis un sulfure
Il peut devenir un disulfure puis un alcène

Il peut devenir un sulfoxyde puis une sulfone

Explication

Les sulfures sont relativement stables, mais leur oxydation peut conduire successivement aux sulfoxydes puis aux sulfones. Les autres séquences ne correspondent pas à cette progression d’oxydation.

9. Quelle séquence permet d’introduire une fonction thiol à partir d’un halogénure organique RX et de CH3COSK ?

Substitution nucléophile, puis saponification
Réduction de l’halogénure, puis sulfonation
Addition électrophile, puis déshydratation
Oxydation du soufre, puis hydrogénation

Substitution nucléophile, puis saponification

Explication

La fonction thiol peut être introduite par une réaction nucléophile de RX avec CH3COSK, suivie d’une saponification. Cette deuxième étape libère la fonction thiol à partir de l’intermédiaire thioacétate.

10. Quelle association décrit correctement deux rôles biochimiques du phosphore ?

L’ATP est un ligand phosphine et le phosphate de calcium est un agent d’activation des acides.
L’ATP est une espèce phosphorylée et le phosphate de calcium est un constituant minéral des os.
L’ATP est un constituant minéral des os et le phosphate de calcium est une espèce phosphorylée.
L’ATP est un organophosphoré agricole et le phosphate de calcium est un agent de phosphorylation.

L’ATP est une espèce phosphorylée et le phosphate de calcium est un constituant minéral des os.

Explication

Le phosphore intervient dans l’ATP sous forme d’espèce phosphorylée et dans le phosphate de calcium qui contribue à la minéralisation osseuse. Confondre ces deux rôles inverse la nature biochimique de chacun.

11. Dans une synthèse, quelle fonction attribue correctement les rôles des composés du phosphore ?

Ils réduisent les alcools par les kinases et activent les acides lors des phosphorylations.
Ils phosphorylent des acides pour les acylations et les réductions, puis activent des alcools par les kinases.
Ils activent des acides pour les acylations et les réductions, puis phosphorylent des alcools et des acides.
Ils activent des alcools pour les acylations et phosphorylent des acides lors des réductions.

Ils activent des acides pour les acylations et les réductions, puis phosphorylent des alcools et des acides.

Explication

Les composés du phosphore peuvent activer des acides dans les acylations et les réductions, tandis que les kinases réalisent des phosphorylations d’alcools et d’acides. La confusion consiste à intervertir activation des acides et phosphorylation.

12. Quelle propriété explique la grande diversité des fonctions organiques phosphorées ?

Le phosphore varie entre les degrés d’oxydation 0 et +3 dans les composés organiques.
Le phosphore peut présenter des degrés d’oxydation de −3 à +5.
Le phosphore forme des fonctions organiques uniquement à l’état d’oxydation +5.
Le phosphore reste associé à un seul degré d’oxydation dans les molécules organiques.

Le phosphore peut présenter des degrés d’oxydation de −3 à +5.

Explication

La possibilité pour le phosphore d’adopter des degrés d’oxydation allant de −3 à +5 contribue à la variété de ses fonctions organiques. L’attribution d’un intervalle plus restreint ne rend pas compte de cette diversité.

13. Quelle transformation d’oxydoréduction constitue généralement la base des grandes réactions de la chimie du phosphore ?

L’oxydation du phosphore(III) en phosphore(V).
La réduction du phosphore(V) en phosphore(III).
L’oxydation du phosphore(V) en phosphore(III).
La réduction du phosphore(III) en phosphore élémentaire.

L’oxydation du phosphore(III) en phosphore(V).

Explication

Les grandes réactions citées reposent généralement sur le passage du phosphore à l’état d’oxydation +3 vers l’état +5. Le passage inverse correspondrait à une réduction et ne décrit pas la transformation générale indiquée.

14. Un chimiste veut convertir un alcool en dérivé halogéné avec une réaction utilisant notamment le dibrome ou le tétrabromométhane. Quelle réaction choisit-il ?

La réaction de Wittig.
La réaction d’Arbuzov.
La réaction d’Appel.
La réaction de Mitsunobu.

La réaction d’Appel.

Explication

La réaction d’Appel permet l’halogénation des alcools et peut employer notamment Br2 ou CBr4. La réaction de Wittig concerne plutôt la formation d’alcènes à partir de composés carbonylés.

15. Lorsqu’un ylure de phosphonium non stabilisé est utilisé dans une réaction de Wittig, quel produit stéréoisomérique est fréquemment favorisé ?

Un alcane issu de la réduction du composé carbonylé.
L’isomère (E) de l’alcène formé.
Un alcool issu de l’addition sur le composé carbonylé.
L’isomère (Z) de l’alcène formé.

L’isomère (Z) de l’alcène formé.

Explication

La réaction de Wittig passe par un ylure de phosphonium et un ylure non stabilisé conduit fréquemment à l’isomère (Z) de l’alcène. Les autres propositions décrivent des transformations qui ne correspondent pas au résultat indiqué.

16. Sous quelle forme d’oxydation le bore naturel se trouve-t-il, notamment dans le borax et la colémanite ?

À l’état d’oxydation +3.
À l’état d’oxydation −3.
À l’état d’oxydation +5.
À l’état d’oxydation 0.

À l’état d’oxydation +3.

Explication

Le bore naturel est présent à l’état d’oxydation +3, notamment dans le borax et la colémanite. L’intervalle allant de −3 à +5 caractérise plutôt les degrés d’oxydation du phosphore.

17. Quelle classification associe correctement les deux composés du bore suivants : NaBH4 et BF3·OEt2 ?

NaBH4 est un organoboré et BF3·OEt2 est un borane.
NaBH4 est un borohydrure et BF3·OEt2 est un acide de Lewis.
NaBH4 est un borane et BF3·OEt2 est un organoboré.
NaBH4 est un acide de Lewis et BF3·OEt2 est un borohydrure.

NaBH4 est un borohydrure et BF3·OEt2 est un acide de Lewis.

Explication

NaBH4 appartient à la famille des borohydrures, tandis que BF3·OEt2 est cité comme un acide de Lewis. Les autres associations échangent ou remplacent ces catégories par des familles distinctes.

18. Quelle transformation le tribromure de bore, BBr3\mathrm{BBr_3}, permet-il de réaliser ?

L’oxydation d’un acide boronique en phénol
La formation d’une liaison entre deux partenaires organiques
La synthèse d’un acide boronique à partir d’un alcène
La coupure de la liaison d’un éther

La coupure de la liaison d’un éther

Explication

Le tribromure de bore est utilisé pour rompre les liaisons des éthers. Le couplage de Suzuki, qui constitue le distracteur le plus plausible, sert au contraire à former une nouvelle liaison entre deux partenaires organiques.

19. À quelle association historique le couplage de Suzuki est-il rattaché ?

Richard F. Heck et le prix Nobel de chimie 2010
Akira Suzuki et le prix Nobel de chimie 2010
Herbert C. Brown et le prix Nobel de chimie 1979
Robert B. Woodward et le prix Nobel de chimie 1981

Akira Suzuki et le prix Nobel de chimie 2010

Explication

Le couplage de Suzuki est associé aux travaux d’Akira Suzuki, récompensé par le prix Nobel de chimie en 2010. Herbert C. Brown a également joué un rôle majeur en chimie du bore, mais cette attribution ne concerne pas le couplage de Suzuki.

20. Quelle transformation peut être obtenue par oxydation d’un acide boronique ?

La formation d’un alcène par hydroboration
La coupure d’un éther
La synthèse d’un phénol
La création d’une liaison entre deux partenaires organiques

La synthèse d’un phénol

Explication

L’oxydation des acides boroniques permet de réaliser une synthèse de phénols. La coupure d’un éther relève de l’action de BBr3\mathrm{BBr_3}, tandis que la formation d’une liaison entre partenaires organiques correspond au couplage de Suzuki.

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Quel usage ont les silyl éthers en chimie organique ?

Ils servent de groupes protecteurs des alcools.

Quels composés les silanes peuvent-ils réduire ?

Les alcools benzyliques, aldéhydes, cétones et alcènes.

Sous quelle forme oxydée le soufre naturel existe-t-il majoritairement ?

Sous forme oxydée SVI.

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