Nom : Partie sans calculette : DS n 3 PhysiqueChimie TS2 1. Qu estce qu un acide au sens de Brönsted? 2. Quel est le nom des ions H 3 O +? 3. Donner la formule de l acide éthanoïque, et celle de sa base conjuguée. Ecrire la demiéquation associée 4. On donne l équation de titrage suivante : 2 I 2 + 2 S 2 O 3 2 I 2 + S 4 O 6 4.1 Donner la définition de l équivalence 4.2 En déduire la relation à l équivalence. Exercice1 : Attribuer un spectre RMN à une molécule 1. Que représente la lettre sur le spectre RMN du proton? 2. Que signifie ppm? 3. A quoi correspond le pic associé au TMS? 4. Identifier la molécule associée au spectre RMN. 5. Quelle information peuton tirer du signal d intégration?
DS n 3 PhysiqueChimie TS2 Partie avec calculette
Exercice2 : Le lait estil frais? Le lait est un produit biologique fragile. L acide lactique est l un des composants essentiels du lait. L'acide lactique présent dans le lait provient de la dégradation du lactose par les bactéries. Plus le lait est frais, moins il contient d'acide lactique. Cet exercice propose d analyser quelques propriétés de l acide lactique, et de mesurer par titrage l acidité d un lait. Données : Formule semidéveloppée de l acide lactique : Masse molaire de l acide lactique : M = 90 g.mol 1 pk a (acide lactique/ion lactate) = 3,9 La phénolphtaléine est un indicateur coloré ; couple acide/base de pka = 8,2 dont la forme acide est incolore et la forme basique rose. 1. L ACIDE LACTIQUE 1.1. Recopier la formule de l acide lactique, entourer les groupes caractéristiques et justifier son nom dans la nomenclature officielle : acide 2hydroxypropanoïque. 1.2. En solution aqueuse, l acide lactique que l on notera HA a des propriétés acidobasiques. Sa base conjuguée est l ion lactate. 1.2.1. Le ph d une solution d acide lactique de concentration molaire c égale à 1,5 mmol.l 1 est égal à 3,4. L acide lactique estil un acide fort ou faible? 1.3.2. Le ph d un lait frais se situe autour de 6,5. Quelle est l espèce prédominante du couple acide lactique/ion lactate? Justifier la réponse. 2. Du lait frais Document 1 : Acidité du lait Un lait frais n est que très légèrement acide mais cette acidité peut se développer assez vite pour des raisons diverses : le lactose présent en quantité notable (50 g.l 1 environ) se transforme en acide lactique sous l action des bactéries ; d autres acides tels que l acide oléique se forment à partir des corps gras présents dans le lait. le dioxyde de carbone dissous contribue également à l acidité d un lait. L industrie laitière vérifie l état de conservation d un lait en mesurant son acidité totale en «équivalent d acide lactique» exprimée en degré Dornic * ( D). Un lait frais doit avoir, selon les normes en vigueur, une acidité inférieure à 18 D. * Un degré Dornic noté 1 D correspond à 0,1 g d acide lactique par litre de lait. Document 2 : Protocole de titrage d un lait On verse 10,0 ml de lait dans un erlenmeyer et on ajoute quelques gouttes de phénolphtaléine. On procède au titrage de l échantillon de lait par une solution d hydroxyde de sodium (Na + (aq) + HO (aq)) de concentration molaire 0,11 mol.l 1 appelée soude «Dornic». Un lait est dosé en suivant ce protocole. L équation de la réaction chimique support de titrage est : HA (aq) + HO (aq) A (aq) + H 2 O (L)
2.1.Faire un schéma du montage permettant le titrage. 2.2 La persistance d une coloration rose est observée pour un volume de solution titrante versée de 1,6 ml. À quoi correspond ce changement de couleur? 2.3. En exploitant le résultat du titrage, déterminer si le lait analysé est frais selon la norme en vigueur. La démarche suivie pour expliciter sera explicitée. 2.4. Faire preuve d esprit critique sur le dosage réalisé et proposer une amélioration. Exercice3 :L eau distillée et son ph Le but de cet exercice est de comprendre pourquoi le ph de l eau distillée laissée à l air libre diminue. Données : Couples CO 2(aq),H 2 O/HCO 3 (aq) H 3 O + (aq)/h 2 0 (l) H 2 O (l) /HO (aq) 1. ph de l eau pure à 25 C : 1.1 Ecrire l équation de la réaction d autoprotolyse de l eau. 1.2 Rappeler l expression du produit ionique de l eau. 1.3 A 25 C, les concentrations des ions présents dans l eau pure sont : [H 3 O + ]=[HO ] =1,0*10 7 mol.l 1 1.3.1 Calculer la valeur de K e à 25 C. 1.3.2 Calculer la valeur du ph de l eau pure à 25 C. 2. Eau distillée laissée à l air libre : De l eau fraîchement distillée puis laissée à l air libre dans un bécher, à 25 C, voit son ph diminuer progressivement, puis se stabiliser à la valeur de 5,7. La dissolution lente et progressive dans l eau distillée du dioxyde de carbone présent dans l air explique cette diminution. 2.1 Ecrire les demiéquations protoniques, puis l équation de la réaction entre le dioxyde de carbone dissous et l eau. 2.2 Exprimer la constante d acidité K A du couple CO 2(aq),H 2 O/HCO 3 (aq). 2.3 Sachant que pk A =6,37, tracer le diagramme de prédominance du couple CO 2(aq),H 2 O/HCO 3 (aq). Quelle forme prédomine à ph=5,7? Justifier. 2.4 Dans de l eau distillée, ayant dissous du dioxyde de carbone, les concentrations des ions présents sont telles que : [H 3 O + ] =[ HCO 3 ] +[HO ] 2.4.1 Calculer [H 3 O + ] et [HO ] à ph=5,70 2.4.2 En déduire la valeur de [ HCO 3 ] 2.4.3 Déterminer alors la valeur [CO 2(aq),H 2 O] 2.4.4 En déduire la concentration c=[co 2(aq),H 2 O] + [ HCO 3 ]
3. Influence de la composition atmosphérique : 3.1 La concentration d un gaz dissous dans l eau est proportionnelle à son pourcentage p dans l air avec lequel il est en contact. Dans le cas du dioxyde de carbone, on a [CO 2(aq),H 2 O]=k.p avec k=3,4*10 4 mol.l 1 Pour un pourcentage de CO2 p=0,038 %, calculer la concentration [CO 2(aq),H 2 O] dans une solution aqueuse quand l équilibre entre le dioxyde de carbone atmosphérique et le dioxyde de carbone dissous est atteint. 3.2 En comparant la valeur précédente à celle obtenue à la question 2.4., indiquer sans calcul si l air du laboratoire où a eu lieu la préparation de l eau distillée possède un pourcentage en dioxyde de carbone plus petit ou plus grand que 0,038%. Justifier.