THÈME AGIR Défis du XXI e siècle. Résolution de problème. Compétences. Du vin au vinaigre. Défis du XXI e siècle Résolution de problème

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Anne-Sophie Dumas
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THÈME AGIR Défis du XXI e siècle Résolution de problème Du vin au vinaigre Depuis les temps les plus anciens, le vinaigre joue un rôle très important dans la cuisine.

1 THÈME AGIR Défis du XXI e siècle Résolution de problème Du vin au vinaigre Depuis les temps les plus anciens, le vinaigre joue un rôle très important dans la cuisine. Au-delà de son utilisation comme condiment, il est très important pour la conservation des aliments grâce à ses qualités antiseptiques. La production industrielle de vinaigre à petite échelle met en jeu divers procédés dont le procédé d Orléans. Afin de se lancer dans la vente de vinaigre à 6, un petit producteur se rend chez le viticulteur le plus proche. Ce dernier lui propose son stock de bouteilles invendues, soit 450 L, de son vin à 12. Évaluer le nombre de bouteilles de 75 cl de vinaigre que le producteur pourra obtenir. Compétences Notions et contenus Alcools : nomenclature, oxydations. Acides carboxyliques : nomenclature. Réaction chimique : réactif limitant, stœchiométrie, notion d avancement. Compétences attendues Écrire l équation de la réaction d oxydation d un alcool. Décrire quantitativement l état final d un système chimique.

2 DOC 1 Le procédé d Orléans La production industrielle de vinaigre, solution aqueuse d acide éthanoïque CH 3 COOH, se fait par fermentation. Elle est réalisée à contre-courant dans des colonnes aérées, remplies de copeaux de bois inoculés avec les bactéries acidifiantes. Le vin, solution d éthanol, traverse verticalement ce matériau par percolation plusieurs fois. Après quelques jours, le dioxygène étant en excès, tout l éthanol contenu dans le vin est complètement oxydé en acide. DOC 2 Degrés alcoolique et d acidité On appelle degré alcoolique d une boisson le pourcentage d éthanol pur en volume contenu dans cette boisson, c est-à-dire le volume d éthanol pur dans 100 ml de boisson. Le degré d acidité d'un vinaigre correspond à la masse, exprimée en grammes, d'acide éthanoïque pur contenue dans 100 g de ce vinaigre. DOC 3 Données Densités : Éthanol : d 1 = 0,79 Solution aqueuse d acide éthanoïque : d 2 = 1 Elément C H O Masse molaire M (g.mol -1 )

3 Aides à la résolution Coup de pouce 1 Déterminer le volume d éthanol présent dans le volume de vin à 12. Coup de pouce 2 Calculer la masse puis la quantité de matière d éthanol présent dans le volume de vin à 12. Coup de pouce 3 L éthanol est un alcool à 2 atomes de carbone. Coup de pouce 4 Écrire l équation d oxydation de l éthanol en acide éthanoïque en présence de dioxygène. Coup de pouce 5 Les coefficients stœchiométriques de l équation d oxydation étant égaux à 1, déterminer la quantité de matière d acide éthanoïque produite. Coup de pouce 6 Calculer la masse d acide éthanoïque produite. Coup de pouce 7 Déterminer le volume de vinaigre à 6 contenant la masse d acide éthanoïque produit. Coup de pouce 8 Calculer le nombre de bouteilles de 75 cl à partir du volume de solution produit.

4 Grille d évaluation COMPÉTENCES Capacités attendues Indicateurs permettant d attribuer le niveau A NIVEAUX DE MAÎTRISE A B C D S APPROPRIER APP ANALYSER ANA Reformuler, dégager la problématique Identifier les grandeurs physiques pertinentes, leur attribuer un symbole Extraire les informations utiles Proposer une stratégie de résolution de problème L élève doit être capable d indiquer qu il faut calculer le nombre de bouteilles de vinaigre à 6 que le producteur pourra obtenir à partir des 450 L de vin à V 1 : volume d éthanol contenu dans les 450 L de vin à 12 - m 1, n 1 : masse et quantité de matière d éthanol contenu dans les 450 L de vin à 12 - n 2, m 2 : quantité de matière et masse d acide éthanoïque produit - V 2 : volume de vinaigre à 6 obtenu - N : nombre de bouteilles de 75 cl correspondantes Doc 1 : oxydation de l éthanol en acide éthanoïque par le dioxygène en excès Doc 2 : degrés alcoolique et d acidité Doc 3 : densités des substances Les étapes de résolution sont clairement exposées. Exemple : Déterminer le volume d éthanol contenu dans les 450 L de vin à 12. Calculer la masse, puis la quantité de matière d éthanol correspondante. Écrire l équation d oxydation ajustée de l éthanol en acide éthanoïque. En déduire la quantité de matière et la masse d acide éthanoïque produit. Déterminer le volume de solution obtenue. Calculer le nombre de bouteilles de 75 cl.

5 RÉALISER REA VALIDER VAL COMMUNIQUER COM Effectuer des calculs littéraux en mobilisant plusieurs formules Effectuer des calculs numériques et utiliser des unités adaptées Faire preuve d esprit critique Rendre compte à l écrit en utilisant un vocabulaire scientifique adapté La relation entre le volume de vin et le volume d éthanol est correctement établie : V 1 = L expression de la masse puis de la quantité de matière d éthanol est correctement donnée : m 1 = (d 1 1) V 1 n 1 = m 1 M(éthanol) La relation entre les quantités de matière réactifs / produits est correctement établie : n 1 = n 2 L expression de la masse d acide éthanoïque est correctement donnée : m 2 = n 2 M(acide éthanoïque) L expression du volume de solution obtenu est correctement établie : m 2 V 2 = 100 d L expression du nombre de bouteilles est correctement donnée : N = V 2 0,75 Les calculs sont exacts : V 1 = 54 L n 1 = n 2 = 9, mol m 2 = 5, g V 2 = 930 L N = 1240 bouteilles Le commentaire de la valeur trouvée est cohérent. Un vocabulaire scientifique correct est utilisé. Le résultat est donné avec un nombre de chiffres significatifs correct compte tenu du modèle utilisé.

6 Attribution d un niveau de maîtrise pour chaque compétence : - niveau A : les indicateurs choisis apparaissent pratiquement dans leur totalité - niveau B : les indicateurs choisis apparaissent partiellement - niveau C : les indicateurs choisis apparaissent de manière insuffisante - niveau D : les indicateurs choisis ne sont pas présents Attribution d une note : - majorité de A : note entre 4 ou 5 (majorité de A et aucun C ou D : 5) - majorité de B : note entre 2 et 4 (uniquement des B : 3) - majorité de C : entre 1 et 3 (uniquement des C : 2) - majorité de D : entre 0 et 2 (uniquement des D : 0 ; dès qu il y a d autres niveaux que le D : 1 ou 2)

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