En présence d empois d amidon, le diiode donne à une solution aqueuse une teinte violet foncé. Les ions iodure I, les ions sulfate SO 4

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1 EVALUATION TERMINALES S «Pour les fins gourmets» EXERCICE I : COMPOSITION D UN VIN (9 POINTS) La teneur maximale en dioxyde de soufre d un vin est imposée par une réglementation européenne. Celle-ci précise également la notion d acidité totale en lien avec la présence d acide tartrique dans le vin. Dans cet exercice, on s intéresse à la détermination de ces deux grandeurs. Document 1 : Extrait de la réglementation sur le vin. Réglementation européenne : «La concentration massique en dioxyde de soufre ne doit pas dépasser 210 mg.l -1 dans un vin blanc» Document 2 : L acide tartrique L acide tartrique est l acide majoritaire dans le vin. Parmi les acides faibles que peut contenir le vin, on trouve également deux gaz dissous dans l eau dont la présence contribue à apporter de l acidité au vin : le dioxyde de soufre et le dioxyde de carbone. Formule semi-développée de l acide tartrique D après le site Document 3 : Acidité totale d un vin. L acidité du vin se mesure en g/l équivalent d acide tartrique. Sa détermination se fait en amenant le ph du vin à 7,0 par addition d une solution d hydroxyde de sodium Na + (aq) + HO (aq) sur un échantillon de vin dont on a extrait le gaz carbonique. Le volume de solution d hydroxyde de sodium ajouté permettrait de faire réagir une masse d acide tartrique qui correspond à l acidité totale du vin. Les parties 1 et 2 sont indépendantes. Données : Masses molaires atomiques : Élément H C O N S M (g/mol) 1,00 12,0 16,0 14,0 32,1 Masse molaire de l acide tartrique, noté H 2 A : M(H 2 A) = 150 g.mol -1. Couples acide/base, valeurs de pka : Couples du dioxyde de soufre : pka (SO 2, H 2 O/HSO 3 ) = 1,9 ; pka(hso 3 /SO 3 2 ) = 7,2 Couples du dioxyde de carbone : pka(co 2, H 2 O/HCO 3 ) = 6,4 ; pka(hco 3 /CO 3 2 ) = 10,3 Couples de l acide tartrique, noté H 2 A : pka(h 2 A/HA ) = 3,0 ; pka (HA - /A 2 ) = 4,4 En présence d empois d amidon, le diiode donne à une solution aqueuse une teinte violet foncé. Les ions iodure I, les ions sulfate SO 4 2 et le dioxyde de soufre en solution sont incolores.

2 1. Dosage du dioxyde de soufre dans le vin. Un laboratoire départemental d analyse doit déterminer la concentration de dioxyde de soufre SO 2(aq) dans un vin blanc. Un technicien dose ce dernier à l aide d une solution aqueuse de diiode aqueux I 2(aq). Pour cela, il introduit dans un erlenmeyer, un volume V 1 = (20,00 0,05) ml de vin blanc limpide très peu coloré en vert pâle, 4 ml d acide sulfurique incolore et 1 ml d empois d amidon également incolore. La solution titrante, de concentration en diiode C 2 = (1,00 0,01) 10 2 mol.l -1 est ensuite ajoutée jusqu à l équivalence repérée par le changement de couleur du milieu réactionnel. L équivalence est obtenue après avoir versé un volume V E = (6,28 0,05) ml de solution de diiode. L équation support du dosage est : I 2(aq) + SO 2(aq) + 2H 2 O (l) 2I (aq) + SO 4 2 (aq) + 4H + (aq) 1.1. Préciser, en justifiant, le changement de couleur qui permet de repérer l équivalence Déterminer la concentration molaire C 1 en dioxyde de soufre de ce vin et en déduire que sa concentration massique C mexp en dioxyde de soufre est égale à 0,201 g.l -1. ΔCmexp 1.3. Déterminer l incertitude relative dont on admet que, dans les conditions de l expérience, elle satisfait C mexp ΔC mexp ΔV E ΔC 2 à :. C mexp VE C2 En déduire un encadrement de la concentration massique C mexp obtenue par le technicien Cette concentration est-elle conforme à la réglementation européenne? Justifier. 2. Acidité «totale» d un vin et acide tartrique Molécule d acide tartrique Recopier la formule de l acide tartrique puis identifier dans cette formule les groupes fonctionnels présents Expliquer pourquoi on a deux valeurs de pka dans les données 2.2. Propriétés acido-basiques de l acide tartrique. On ajoute à une solution d acide tartrique une solution d hydroxyde de sodium Na + (aq) + HO (aq) jusqu à ce que le ph du mélange soit égal à Justifier, qu à ph = 7, l espèce chimique prédominante dans le mélange est la forme A Choisir alors parmi les deux propositions suivantes l équation de la réaction qui se produit dans ces conditions entre l acide tartrique et les ions HO. Justifier. H 2 A + HO HA + H 2 O (1) H 2 A + 2HO A 2 + 2H 2 O (2) 2.3. Acidité totale d un vin blanc. Pour déterminer l acidité totale d un vin blanc d appellation protégée, on introduit 20,0 ml de ce vin dans une fiole à vide et on procède au dégazage du vin. On doit alors ajouter un volume V = 15,5 ml d une solution d hydroxyde de sodium de concentration molaire C = 0,100 mol.l -1 à cet échantillon pour obtenir un mélange de ph = Quel est l intérêt du dégazage du vin? Calculer la quantité de matière n - d ions HO correspondante puis la masse d acide tartrique HO pouvant réagir avec cette quantité d ions HO. En déduire «l acidité totale» exprimée en g.l -1, du vin étudié.

3 EXERCICE II. UNE ASTUCE CULINAIRE (10 points) Document1 «Quoi, il est pas frais mon poisson?» Cetautomatix, le forgeron du village d'astérix et d'obélix, adore mettre en cause la fraîcheur des produits du poissonnier Ordralfabetix. La raison? Une odeur. Mais pas n'importe laquelle. L'odeur de poisson avarié fait partie de ces effluves nauséabonds et tenaces que l'on frémit de rencontrer. Les substances chimiques responsables de la mauvaise odeur du poisson sont des composés azotés, les amines, comme la triméthylamine de formule (CH 3 ) 3 N. Celle-ci est produite à la mort du poisson lors de la décomposition des protéines de l'animal par des bactéries. Les «recettes de grand-mère» ne manquent pas pour atténuer ou se débarrasser des odeurs de poisson. La plupart d'entre elles tournent autour d'ajout de citron ou de vinaigre dans la poêle, la casserole ou sur les mains. Extraits de «Histoires de Savoir» 27 février 2008 Figaro.fr / Sciences Dans cet exercice, on s'intéresse tout d'abord au dosage d'un vinaigre à usage culinaire puis au comportement de la triméthylamine dans l'eau et enfin à l'intérêt d'ajouter du vinaigre dans l'eau de cuisson d'un poisson. On admet que l'odeur nauséabonde du poisson ne provient que de la triméthylamine. Les trois parties sont indépendantes. Données : produit ionique de l'eau à 25 C : Ke= 1,0 x ; pka du couple CH 3 COOH (aq) / CH 3 COO (aq) à 25 C : pka 1 = 4,8 ; ion triméthylammonium / triméthylamine : (CH 3 ) 3 NH + (aq)/ (CH 3 ) 3 N(aq), qu'on peut noter BH + (aq) /B(aq) ; pka du couple (CH 3 ) 3 NH + (aq) / (CH 3 ) 3 N (aq) à 25 C : pka 2 = 9,8. log (a x b) = log(a) + log(b) log (a / b) = log(a) - log(b) 1. Dosage du vinaigre utilise en cuisine Le vinaigre est une solution aqueuse diluée contenant essentiellement de l'acide éthanoïque de formule CH 3 COOH. La solution de vinaigre commerciale, notée S 0, étant trop concentrée, on la dilue 20 fois pour obtenir une solution de vinaigre diluée notée S 1. On prélève précisément un volume V 1 = 10,0 ml de solution diluée S 1 de concentration C 1. On réalise un dosage conductimétrique de la solution S 1 par une solution titrante d'hydroxyde de sodium (Na + + HO ) de concentration C b = 5, moi.l 1. La figure 2 de l annexe représente la variation de la conductivité de la solution en fonction du volume V b de solution titrante versé Écrire l équation de la réaction support du dosage Déterminer graphiquement le volume V E de solution d hydroxyde de sodium versé à l équivalence Définir l'équivalence. En déduire la concentration molaire C 1 en acide éthanoïque dans la solution S 1. On pourra s'aider éventuellement d'un tableau d avancement descriptif de l'évolution du système chimique En déduire la concentration molaire C 0 en acide éthanoïque dans la solution commerciale S 0.

4 2. Comportement de la triméthylamine dans l'eau. On dispose d'un volume V = 50 ml d'une solution aqueuse de triméthylamine de concentration molaire apportée C = 1, moi.l -1. On mesure le ph de cette solution. Le ph-mètre indique 10,9. L'équation de la réaction entre la triméthylamine et l'eau est: (CH 3 ) 3 N (aq) + H 2 O ( ) = (CH 3 ) 3 NH + (aq) + HO (aq) 2.1. Déterminer, à l'équilibre, la concentration [H 3 O + ] éq en ions oxonium dans la solution à 25 C. En déduire, à l'équilibre, la concentration [HO ] éq et la quantité de matière n(ho ) éq des ions hydroxyde dans la solution Calculer la quantité de matière n 0 apportée en triméthylamine Compléter le tableau descriptif de l'évolution du système donné sur la FIGURE 3 DE L'ANNEXE En déduire l avancement final x f et l avancement maximal x max de la réaction On appelle taux d avancement final le rapport = La transformation est-elle totale? x x f max Calculer le taux d'avancement final de la réaction Montrer que le rapport CH CH NH N est égal à xf n x 0 f et le calculer. 3. Intérêt d ajouter du vinaigre à l eau de cuisson du poisson On ajoute du vinaigre à la solution aqueuse de triméthylamine. Le ph de la solution vaut alors 6,5. L'équation de la réaction entre la triméthylamine et l'acide éthanoïque s'écrit : (CH 3 ) 3 N (aq) + CH 3 COOH (aq) = (CH 3 ) 3 NH + (aq) + CH 3 COO (aq) 3.1.1Donner l'expression littérale de la constante d'acidité Ka 2 du couple (CH 3 ) 3 NH + (aq) / (CH 3 ) 3 N (aq) Montrer que ( CH ) N( aq) 3 3 ( CH ) NH ( aq) 3 3 éq éq 10 phpka 2 CH En déduire l'expression du rapport CH 3.2. Calculer la valeur de ce rapport. NH N en fonction de pka 2 et de ph Quel est l effet de l ajout de l acide éthanoïque sur les concentrations en (CH3) 3 NH + et (CH 3 ) 3 N. En déduire l intérêt que présente l ajout de vinaigre à l eau de cuisson d un poisson.

5 ANNEXE À RENDRE AVEC LA COPIE Figure 2. Variation de la conductivité de la solution en fonction du volume V b de solution titrante versée ANNEXE DE L EXERCICE II Équation de la réaction (CH 3 ) 3 N(aq) + H 2 O (l) = (CH 3 ) 3 NH + (aq) + HO (aq) État du système Avancement (mol) Quantités de matière (mol) État initial 0 Au cours de la transformation x État final x f État final en supposant la transformation totale x max Figure 3. Tableau descriptif de l évolution du système