Nom :... Prénom :... Classe :... Identifier et formuler un problème. Rechercher et extraire l information utile. Calculer, utiliser une formule

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1 Test académique 3 ème de Physique Chimie Partie Chimie - exploitation d un podcast Nom :... Prénom :... Classe :... Compétences évaluées Niveaux A B C D APP Identifier et formuler un problème Rechercher et extraire l information utile RÉA ANA COM Calculer, utiliser une formule Suivre une procédure Exploiter ses connaissances, les informations extraites ou les résultats obtenus Rendre compte à l écrit AUTO Avoir un comportement responsable et citoyen 1 ère partie Le podcast proposé est extrait de l émission «Tout comprendre» animée par Pascal Le Guern sur France info ( Il évoque les arômes utilisés dans l alimentation. Après avoir écouté le podcast, formuler une question scientifique en lien avec le sujet de l émission ème partie Arômes chimiques et naturels A. La vanille est l une des saveurs la plus appréciée sur le marché aromatique mondial. Elle est obtenue à partir d une gousse qui est le fruit d une orchidée poussant sous les climats tropicaux. Pays producteurs de gousses Madagascar Indonésie Chine Autres pays : Mexique, Guinée, Tonga, Polynésie... Production en tonnes Total : 9864 Source FAOSTAT-production mondiale 2012 Page 1

2 1) L arôme de vanille provient essentiellement d une molécule appelée vanilline. La vanilline naturelle est alors extraite des gousses de vanille séchées. Sachant qu 1 tonne de gousses contient 0,025 tonne de vanilline naturelle, calculer la masse en tonnes de vanilline naturelle extraite de la production mondiale en Le calcul doit être posé.. 2) La consommation mondiale de vanille en alimentation, médecine et parfumerie est proche de tonnes par an alors que la production mondiale annuelle de vanilline naturelle est estimée à environ 250 tonnes. Quel est le moyen envisagé pour satisfaire les demandes alimentaires, médicales et cosmétiques? B. De la vanille sans gousse mais aussi de la pomme sans fruit! La chimie reproduit à l identique des molécules qui existent dans la nature. Ces molécules fabriquées par voie chimique justifient la mention «parfum de synthèse» sur l étiquette ci-contre : Parfum de synthèse 1) L arôme naturel de pomme provient d une molécule : le butanoate d isoamyle qui se synthétise aussi en laboratoire en faisant réagir l alcool isoamylique et l acide butyrique. Les flacons respectifs de ces substances portent un pictogramme de mise en garde. Rédiger trois précautions à prendre lors de leur utilisation. IRRITANT Alcool isoamy- -lique Acide butyri- -que CORROSIF... Page 2

3 2) Le mode opératoire de synthèse du butanoate d isoamyle est le suivant : - Dans un tube à essais, introduire 2,5 ml d alcool isoamylique et 5 ml d acide butyrique. Pour accélérer la réaction, ajouter quelques gouttes d acide sulfurique. - Munir le tube à essais d un réfrigérant à air : un 2) long tube de verre droit traversant un bouchon qui ferme le tube à essais. - Pendant 30 minutes, placer le tube à essais dans un bain Marie à 70 C : un bécher contenant de l eau chauffée à 70 C. Réaliser un schéma légendé de cette expérience 3) Une transformation chimique est le processus selon lequel des espèces chimiques appelées réactifs sont consommées pour former de nouvelles espèces chimiques appelées produits. La vanilline de synthèse est obtenue en faisant réagir du gaïacol avec de l acide éthanoïque. Il se forme aussi du méthanol. a) Quels sont les réactifs de cette transformation chimique?... Quels sont les produits?.... b) Compléter le bilan de la synthèse de la vanilline : ) La composition chimique de l arôme naturel de vanille est complexe car il contient plus d une centaine de molécules dont la vanilline. L arôme de synthèse est composé d un seul type de molécules : la vanilline. Qu elle soit naturelle ou de synthèse, la molécule de vanilline a pour formule brute C 8 H 8 O 3. a) Indiquer la nature et le nombre de chaque type d atomes contenus dans la molécule de vanilline Page 3

4 b) Au regard de leur composition chimique, l arôme naturel et l arôme de synthèse de vanille ont-ils exactement le même goût? Justifier la réponse avec la conjonction «car».... C. La mission de la chimie consiste aussi à créer des molécules artificielles qui n existent pas dans la nature. Elles améliorent les conditions de vie de l homme. L éthylvanilline est ainsi synthétisée. Sucre vanillé avec de la vanilline naturelle 0,03387 euro / g Combien ça coûte? Sucre vanillé avec de l éthylvanilline artificielle 0,01574 euro / g 1) Produit 1 Produit 2 Masse d un sachet : 7,5 g Masse d un sachet : 7,5 g Voici ci-dessous les 2 étiquettes de prix de vente de ces 2 types de sucre vanillé : Produit 1 le lot de 10 sachets :... Produit 2 le lot de 10 sachets :... Compléter chaque étiquette en indiquant le prix d un lot de chaque produit. Les calculs doivent être justifiés et posés ci-dessous : 2) En résumé, donner 3 arguments expliquant pourquoi on utilise dans le quotidien des substances de synthèse plutôt que des substances naturelles Page 4

5 Partie chimie exploitation d un podcast Les arômes chimiques et naturels La grille permet d apprécier, selon quatre niveaux, les compétences développées par l élève pour traiter l exercice. Pour cela, elle s appuie sur des indicateurs adaptés à l exercice et traduisant les critères fixés. Niveau A Niveau B Niveau C Niveau D Les indicateurs choisis apparaissent dans leur (quasi) totalité. Les indicateurs choisis apparaissent partiellement. Les indicateurs choisis apparaissent de manière insuffisante. Les indicateurs choisis ne sont pas présents. 1 ère partie : podcast sur les arômes Compétence évaluée S APProprier formuler un problème Indicateurs de correction correspondant au niveau A Le podcast suggère plusieurs problématiques. Celle dégagée doit évoquer une question en rapport avec les arômes. Exemples : - Quelle différence entre arômes naturel, de synthèse, artificiel? - Comment (ou pourquoi) la chimie fabrique-t-elle un arôme de synthèse? - Un aliment à l arôme d un fruit contient-il obligatoirement des extraits naturels de ce fruit? 2 ème partie : exercice sur le thème des arômes Compétences évaluées Indicateurs de correction correspondant au niveau A Réponse attendue RÉAliser A. 1) - Le calcul est posé x 0,025 = 246,6 t Calculer - Le résultat est exprimé avec le nom ou le symbole de l unité. COMmuniquer Rendre-compte à 2) - L élève identifie que la consommation > production naturelle ; justifiant l intervention de la chimie. Pour satisfaire l ensemble des demandes, la chimie doit produire de la vanilline. l écrit - La réponse n est pas à justifier, elle est correctement rédigée. Etre AUTOnome Avoir un comportement responsable et citoyen B. 1) Les 2 premières précautions sont impératives, la troisième est au choix entre la blouse ou les gants. Les précautions à prendre sont : - Travailler avec des lunettes de sécurité. - Ne pas inhaler les substances chimiques. - Porter une blouse ou porter des gants. RÉAliser Suivre la procédure d un schéma 2) Le schéma est soigné et réalisé au crayon à papier et à la règle. - Schématisation correcte du tube à essais et du bécher. Schématisation acceptable du réfrigérant. Un système de chauffage, un thermomètre peuvent éventuellement être schématisés. - Représentation de la surface libre des liquides par un trait horizontal. Eau à 70 C Alcool isoamylique - Légendes au minimum : alcool isoamylique, acide butyrique, eau à 70 C. + Acide butyrique Page 5

6 S APProprier Extraire l information REAliser Suivre la procédure de l écriture d une équation de réaction S APProprier Extraire l information COMmuniquer Rendre-compte à l écrit ANAlyser Organiser les informations extraites 3) a) Les 2 réactifs sont repérés, ainsi que les 2 produits. b) Les 2 réactifs sont indiqués avant la flèche et les 2 produits, après la flèche. 4) a) Le nom de chaque type d atome doit apparaitre, pas uniquement leur symbole. 4) b) Le lien logique est correctement utilisé. - Le vocabulaire scientifique est adapté : nombre C. 1) Les informations de types de extraites molécules. des documents sont organisées de façon cohérente : - m (1 lot) = m (1 sachet) x 10 - relier le produit à son prix par unité de masse - Les calculs sont justes - répondre à la consigne. Les réactifs sont le gaïacol et l acide éthanoïque. Les produits sont la vanilline et le méthanol. gaïacol + acide éthanoïque vanilline + méthanol La molécule de vanilline contient 8 atomes de carbone, 8 atomes d hydrogène et 3 atomes d oxygène. Les arômes naturels et de synthèse ont des goûts approximatifs car ils ne contiennent pas le même nombre de types de molécules. m (1 lot) = 7,5 x 10 = 75 g prix (1 lot produit 1) = 75 x 0,03387 = 2,54 euros prix (1 lot produit 2) = 75 x 0,01574 = 1,18 euros COMmuniquer Rendre-compte à l écrit 2) Cette question est synthétique. Les éléments de réponses sont apparus progressivement au fur et à mesure du sujet. Les 3 arguments sont rédigés. - La chimie satisfait la consommation en fabriquant autant de substances de synthèse qu elle veut. - Les substances de synthèse sont moins coûteuses. - Les substances de synthèse améliorent les conditions de vie de l homme. Remarque concernant les questions qui évaluent la même compétence : Il est conseillé : - d inscrire le niveau A, B, C ou D à côté de la réponse du candidat, - d apprécier globalement les niveaux attribués afin d en estimer un niveau moyen à reporter sur la grille élève. Page 6