EXERCICES DE RÉVISION DU BAC BLANC N 2 LA CALCULATRICE N EST PAS AUTORISÉE EXERCICE 1 : ASPIRINE ET PREVENTION CARDIOVASCULAIRE (1H15)

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1 EXERIES DE RÉVISIN DU BA BLAN N 2 LA ALULATRIE N EST PAS AUTRISÉE EXERIE 1 : ASPIRINE ET PREVENTIN ARDIVASULAIRE (1H15) L une des propriétés pharmacologiques de l aspirine est d être un fluidifiant du sang. est pourquoi l aspirine peut être utilisée de manière préventive pour diminuer le risque de formation de caillots sanguins responsables des accidents vasculaires cérébraux (AV). L aspirine est alors prescrite à faible dose : 75 à 150 mg/jour. Données : Nom Formule de la molécule Propriétés Anhydride éthanoïque (ou acétique) Acide salicylique Aspirine H H 3 H H Masse molaire : 102 g.mol -1 Masse volumique : = 1,082 kg.l -1 Liquide incolore d odeur piquante Température d ébullition sous pression normale : 136,4 Soluble dans l eau et l éthanol Masse molaire : 138 g.mol -1 Solide blanc Température de fusion 159 Peu soluble dans l eau à froid, soluble à chaud. Très soluble dans l alcool et l éther. Masse molaire : 180 g.mol -1 Solide blanc, se décompose à la chaleur à partir de 128 Solubilité dans l eau : 3,3 g.l -1 à 25 Très soluble dans l éthanol Aides aux calculs : 0, = 2,8 9x11 = ,8 = 35 99x2,8 = 277 log (3,5) = 0, ,5 = 3, ,5 = 3, Les 4 parties de cet exercice sont indépendantes L aspirine peut être synthétisée à partir d acide salicylique et d anhydride éthanoïque. L équation de la réaction est : H H + H 3 + H 3 H H 3 H 3 H 3 H 3 H

2 PARTIE I : ANALYSE SPETRALE DES ESPÈES HIMIQUES INTERVENANT DANS LA SYNTHÈSE DE L ASPIRINE 1. Spectre RMN de la molécule d aspirine 1.1. Écrire l équation de la réaction de synthèse à l aide des formules brutes 1.2. Sur la molécule d aspirine représentée en annexe, entourer les deux groupes caractéristiques présents dans cette molécule. Les nommer Deux atomes de carbone particuliers sont repérés par les lettres «a» et «b» dans la formule de la molécule d aspirine reproduite ci-dessous : carbone «b» H - Expliquer pourquoi les atomes d hydrogène liés au carbone «a» correspondent au singulet du spectre RMN de la molécule d aspirine reproduit dans le document 1 ci-après. - Justifier de même que le doublet de ce spectre RMN correspond à l atome d hydrogène lié au carbone «b». - Dans la molécule d aspirine en Annexe entourer les groupes de protons équivalents correspondant aux 2 triplets du spectre RMN. Justifier la réponse. H 3 carbone «a» Document 1 : spectre RMN de la molécule d aspirine triplets

3 2. Spectre IR de la molécule d acide éthanoïque. L autre produit issu de la synthèse de l aspirine est l acide éthanoïque de formule brute 2 H Donner la formule semi-développée de l acide éthanoïque et du méthanoate de méthyle qui est un isomère de l acide éthanoïque Les spectres infrarouges de ces deux espèces chimiques sont regroupés dans le document 2 ci-dessous. Une table de données de spectroscopie infrarouge est également fournie (document 3). Identifier celui qui appartient à l acide éthanoïque en justifiant clairement votre réponse. Document 2 : spectres IR de l acide éthanoïque et du méthanoate de méthyle.

4 Document 3 : table de données pour la spectroscopie IR. famille liaison nombres d onde (cm -1 ) cétone = aldéhyde acide carboxylique tri H = H = ester = alcool H lié H libre PARTIE II : DSAGE D UN SAHET D ASPIRINE L étiquette d un sachet d aspirine prescrit au titre de la prévention des AV porte la mention : «Teneur en aspirine : 100 mg» Un élève se propose de vérifier la teneur en aspirine, notée HA, de ce sachet. Pour cela, il prépare une solution S en introduisant l aspirine contenue dans le sachet dans une fiole jaugée, puis en ajoutant de l eau distillée pour obtenir une solution de volume 500,0 ml. Il réalise un titrage ph-métrique, d un volume V A = (100,0 0,1) ml de cette solution par une solution aqueuse d hydroxyde de sodium (Na + (aq) + H (aq)) de concentration B = (1,00 0,02) 10 2 mol.l -1. Il obtient la courbe de titrage du document n 4 en Annexe. 1. Écrire l équation de la réaction acido-basique support de ce dosage. 2. Préciser les caractéristiques que doit présenter une réaction chimique pour pouvoir servir de support pour un titrage. 3. À partir du document 4 (reproduit en annexe et à rendre avec la copie), déterminer la concentration molaire A en aspirine dans la solution préparée. 4. En déduire la masse m TT d aspirine présente dans le cachet. 5. Sachant que l incertitude absolue sur la détermination du volume équivalent vaut ΔmTT V E = 0,2 ml, calculer la valeur de l incertitude relative sur la masse d aspirine, en m sachant qu elle répond à la relation suivante : m TT m TT = ( V 2 E ) + ( 2 B ) V E B En déduire la valeur de l incertitude absolue sur m TT, puis un encadrement de la masse m TT obtenue par l élève. TT 6. L encadrement obtenu à la question précédente est-il en accord avec la mention portée sur le sachet d aspirine? Proposer une explication à l écart éventuellement observé.

5 PARTIE III : AUTRE FRME DE L ASPIRINE, MINS AGRESSIVE PUR L ESTMA L aspirine ou (acide acétylsalicylique) possède une base conjuguée, l ion acétylsalicylate. Le pka du couple acide/base ainsi constitué est égal à pka = 3,5. 1. Rappeler la définition d un acide au sens de Brønsted. 2. À partir de la formule topologique de l aspirine (tableau de données), écrire la formule brute de l ion acétylsalicylate (n le notera par la suite A - ). 3. Écrire l équation de la réaction de l acide acétylsalicylique (noté HA) avec l eau. 4. Donner l expression de la constante d acidité du couple acide acétylsalicylique / l ion acétylsalicylate. alculer la valeur de cette constante d acidité. 5. Lors de la digestion, le ph de l estomac est voisin de 2. Quelle est la forme prédominante du couple aspirine/ion acétylsalicylate dans l estomac? Justifier à l aide d un diagramme de prédominance. 6. Quand l aspirine reste trop longtemps sous cette forme prédominante dans l estomac, elle y provoque des lésions gastriques. est pourquoi on trouve dans le commerce des formulations différentes, moins agressives pour la paroi de l estomac, comme la catalgine. atalgine (acétylsalicylate de sodium) - Le médicament est soluble dans l eau et l ingestion est facilitée. - Dans l estomac, dont le ph est très acide, les ions acétylsalicylate réagissent avec les ions H 3 + pour redonner de l aspirine moléculaire qui précipite. e précipité, obtenu sous forme de grains microscopiques, est plus facilement assimilable Écrire la formule semi-développée de l ion acétylsalicylate Expliquer pourquoi la catalgine est soluble dans l eau Donner l équation de la réaction se produisant dans l estomac après ingestion de la catalgine. PARTIE IV : DES NDES DANS LE BÉHER Lors du dosage ph-métrique de l aspirine, l élève remarque qu en faisant tomber gouttes à gouttes le réactif titrant dans le bécher (en l absence d agitation magnétique), il génère des ondes mécaniques à la surface du liquide contenu dans le bécher. Il décide d étudier plus précisément ce phénomène. Pour cela il réalise le dispositif expérimental ci-contre. Burette La burette est remplie d eau distillée et est placée au-dessus graduée d un cristallisoir. Une goutte tombe à la surface de l eau et produit une onde circulaire. La figure 1 donne une vue en coupe de l onde créée. ristallisoir + eau Vue en coupe de la surface de l eau à un instant t. Figure 1

6 1. Définir l expression «onde mécanique progressive» 2. L onde générée par la goutte est-elle longitudinale ou transversale? Justifier. 3. L élève a photographié à deux instants différents la surface du cristallisoir après avoir laissé tomber une goutte de la burette. Le document en Annexe (figure 2) est à l échelle 1/10 ème. Déterminer la célérité de l onde en explicitant votre démarche, en utilisant les documents reproduits en ANNEXE. L élève décide ensuite de laisser couler la burette goutte à goutte. Il compte 2 gouttes par seconde. Le document en Annexe (figure 3) donne un état de la surface du cristallisoir à l échelle ½ D après l énoncé, déterminer la valeur de la fréquence de l onde se propageant à la surface de l eau. En déduire sa période Définir la longueur d onde d une onde périodique Déterminer à l aide de la figure 3, reproduite en ANNEXE, la longueur d onde de l onde qui se propage à la surface de l eau en explicitant votre démarche En déduire la célérité de l onde. EXERIE 2 : PRÉPARATIN D UN SPRTIF (1H10) Les sportifs de haut niveau se préparent de longs mois avant une compétition en pratiquant un entrainement intensif et en suivant un régime alimentaire strict. Les 2 parties de cet exercice sont indépendantes PARTIE I : DES AIDES AMINÉS MME MPLÉMENTS ALIMENTAIRES De nombreux sites internet donnent des conseils aux sportifs afin d adapter leur alimentation avant une compétition importante. L un de ceux-ci traite de l importance des acides -aminés et des protéines. Document 1 : Importance des acides aminés Le besoin en acides aminés est fortement accru durant un programme sportif intense afin de reconstruire les protéines organiques dégradées aux cours des efforts pour fournir de l énergie à l organisme. Les acides aminés sont les unités structurales de base des protéines. Ils sont connus comme des briques, qui une fois superposées les unes aux autres forment des protéines. ( ) Parmi les acides aminés utilisés dans la synthèse des protéines, trois d entre eux sont particulièrement importants : la leucine, l isoleucine et la valine. ( ) Si l activité sportive demande de fournir beaucoup d efforts musculaires, un apport supplémentaire ( ) devient d autant plus important que l organisme est absolument incapable de les fabriquer lui-même. Source : Entrainement-sportif.fr (juillet 2012)

7 La leucine L isoleucine La valine Document 2 : Quelques données sur la L-leucine - Masse molaire moléculaire de la L-leucine : 131,0 g.mol Sur le wikipédia américain, on trouve les données suivantes : acidity (pka) 2,36 (carboxyl) and 9,60 (amino) Document 3 : L-leucine, acide aminé essentiel Posologie : omme complément diététique, il est recommandé d en consommer 5,24 g par jour, répartis en deux prises identiques. Pour des résultats optimaux, le prendre 45 minutes avant votre séance d entrainement. Pour une prise, ajoutez une cuillère-mesure (2,62 g) à votre quantité d eau ou de jus de fruit de votre choix et consommer immédiatement. Source : myprotein.com 1. Étude de la valine 1.1. Donner la formule semi-développée de la valine Entourer et nommer les groupes caractéristiques présents dans cette molécule. Attribuer à chaque groupe le nom de la fonction organique correspondante Justifier que la valine appartient à la famille des acides -aminés Repérer, sur la formule développée de la valine, la position du (des) atome(s) de carbone asymétrique(s) La valine est-elle chirale? Justifier la réponse Donner la représentation de ram de tous les stéréoisomères de configuration de la valine Préciser la relation de stéréoisomérie existant entre eux. Justifier la réponse. 2. Étude de la L-leucine 2.1. Déterminer la quantité de matière de la L-leucine n L présente dans chaque prise En déduire la concentration en soluté apportée dans la solution bue par le sportif, sachant qu il a préparé un volume V = 200 ml de solution Donner les deux couples acide/base correspondant à la L-leucine, en utilisant pour formule simplifiée de la L-leucine : NH 2 R H Tracer le diagramme de prédominance de la L-leucine Préciser l espèce chimique prédominante dans la boisson préparée dont le ph = 6,9.

8 PARTIE II : LE YLISME, UNE ATIVITÉ SPRTIVE MPLÈTE Aide au calcul : 1 5 = 0,2 1 3 = 0,3 Pour toute cette partie, on étudiera le système {cycliste + équipement} d une masse de 100 kg, dans le référentiel terrestre supposé galiléen. Toute action de l air sur le système est négligée. Dans le cadre de sa préparation physique, un sportif décide de faire une sortie en vélo. Son entraineur décide de le filmer avec son téléphone portable, afin qu il puisse progresser. Pour une étude complète, il étudie différentes phases de la course : le démarrage et le maintien à une vitesse constante. Pour étudier le mouvement, il s intéresse tout d abord au mouvement de la roue. Il réalise ainsi les deux enregistrements reproduits en Annexe. 1. Expliquer en quelques lignes comment obtenir ce type d enregistrement avec un téléphone portable et un ordinateur muni d un logiciel de traitement de vidéo. 2. Indiquer la nature du mouvement dans chacun des enregistrements, et relier chacun d eux à une phase de la course. 3. Tracer de façon qualitative (sans aucun calcul et sans souci d échelle) l allure des vecteurs vitesse et accélération sur chaque enregistrement reproduit en ANNEXE à rendre avec la copie, aux points 5 et 12. Alors que le sportif roule à une vitesse constante v = 10,0 m.s -1, un chien traverse brusquement la route devant lui et l oblige à freiner pour ne pas le percuter. Il s arrête au bout d une durée t = 2,0 s. 4. alculer la valeur de l accélération moyenne subie par le système au cours du freinage. 5. Faire le bilan des forces s appliquant sur le système au cours du freinage (nom et symbole des forces, sans les caractériser) et représenter ces forces (sans souci d échelle) sur le schéma fourni en ANNEXE à rendre avec la copie. 6. Énoncer la deuxième loi de Newton. 7. En déduire la valeur de la force de freinage. Expliciter clairement votre raisonnement. Une fois l accident évité, il est tard et le cycliste rentre chez lui, aidé par les éclairages publics qui pallient le manque de visibilité de ce début de soirée. n considèrera que la célérité de la lumière dans le vide est c = 3, m.s -1 Document 4 : Les éclairages publics ertains éclairages publics fonctionnent avec des lampes à vapeur de sodium. ette vapeur est excitée par un faisceau d électrons. Les atomes de sodium absorbent alors l énergie des électrons et la restituent ensuite sous forme de radiations lumineuses de couleur orangée. Les photons émis ont une fréquence = 5, Hz.

9 8. alculer la période des photons émis par les éclairages publics. 9. Déterminer la valeur de la longueur d onde du rayonnement émis par ces éclairages et l exprimer en nanomètres. Justifier que cette lumière est bien dans le domaine du visible. 10. ompléter le schéma en ANNEXE, à rendre avec la copie, en plaçant les domaines encadrant le visible.... ANNEXE DE L EXERIE 1 ANNEXES À RENDRE AVE LA PIE PARTIE I : ANALYSE SPETRALE DES ESPÈES HIMIQUES INTERVENANT DANS LA SYNTHÈSE DE L ASPIRINE Molécule d aspirine (acide acétylsalicylique) H H 3

10 PARTIE III : AUTRE FRME DE L ASPIRINE, MINS AGRESSIVE PUR L ESTMA Document 4 : ourbe de titrage ph-métrique de 100 ml de la solution S par une solution d hydroxyde de sodium de concentration b = 1, mol/l ph V b (ml) PARTIE IV : DES NDES DANS LE BÉHER Figure 2 Figure 3 à t 1 à t 2 = t 1 +5s s

11 ANNEXES DE L EXERIE 2 PARTIE II : LE YLISME, UNE ATIVITÉ SPRTIVE MPLÈTE QUESTIN 3. Les enregistrements : Enregistrement n 1 Enregistrement n 2 QUESTIN 5. Le cycliste au cours du freinage : QUESTIN 10. Diagramme des fréquences des ondes électromagnétiques :.....