EXERCICE I - DÉTARTRANT À BASE D`ACIDE LACTIQUE (6,5
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1. 1 1 1 1 i 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 o E ENTEN Reg 1 1 bes 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 E ES 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I 1 l 4 4 e 1 1 1 I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Q minimis E 4 4 0 1 1 1 1 a 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 E aus me 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 e B sans os LE 1 1 1 1 N 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 cites ee ee 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I 1 1 o 777p t1 v7 77 LO v 1 1 1 4 4 1 1 1 1 1 KODE S WES EN 1 y 1 1 1 1 1 1 1 1 c m c g 1 1 1 1 EPAL ATENE VEET E 1 1 1 e 0 8 0 6 0 4 0 2 Figure A3 Courbe d volution de l avancement au cours du temps2. EXERCICE I D TARTRANT BASE D ACIDE LACTIQUE 6 5 points Bac S 2011 M tropole http labolycee org Ennemi num ro un des cafeti res le tartre s y installe au quotidien Il peut rendre ces machines inutilisables et alt rer le go t du caf Pour pr server ces appareils il est donc indispensable de les d tartrer r guli rement Plusieurs fabricants d lectrom nager recommandent d utiliser des d tartrants base d acide lactique en plus d tre efficace contre le tartre cet acide est biod gradable et non corrosif pour les pi ces m talliques se trouvant l int rieur des cafeti res Apr s une tude de la r action entre l acide lactique et l eau on v rifiera par un titrage la teneur en acide lactique dans un d tartrant et on s int ressera l action de ce d tartrant sur le tartre Les parties 1 2 et 3 sont ind pendantes 1 L acide lactique Le d tartrant base d acide lactique est conditionn sous forme liquide dans un petit flacon La notice d utilisation indique qu il faut verser la totalit de son contenu dans le r servoir de la cafeti re et qu il faut ajouter de l eau On pr pare ainsi un volume V 0 60 L d une solution aqueuse d acide lactique de concentration molaire en solut apport c 1 mol Apr s agitation la valeur du pH mesur est 1 9 Donn es Ka 25 du couple FEIEREN acide lactique ion lactate o eres 1 3 x 10 OH 1 1 La
3. mol cule d acide lactique Recopier la formule de l acide lactique puis entourer et nommer le groupe caract ristique responsable de l acidit de la mol cule 1 2 R action de l acide lactique avec l eau 1 2 1 On note AH la mol cule d acide lactique Ecrire l quation de la r action de l acide lactique avec l eau 1 2 2 Compl ter en utilisant les notations de l nonc le tableau descriptif de l volution du syst me TABLEAU A1 DE L ANNEXE 1 2 3 Donner l expression de l avancement final x en fonction du pH de la solution et du volume V 1 2 4 Calculer le taux d avancement final z de la transformation La transformation est elle totale Justifier 1 3 Constante d acidit de l acide lactique 1 8 1 Donner l expression de la constante d acidit K4 du couple acide lactique ion lactate AL AH 1 3 3 En d duire l esp ce qui pr domine dans la solution de d tartrant 1 3 2 partir de l expression de calculer le rapport 2 Titrage de l acide lactique dans un d tartrant Sur l tiquette de la solution commerciale de d tartrant on trouve les indications suivantes contient de l acide lactique 45 en masse Donn es gt masse molaire de l acide lactique 90 0 g mol gt masse volumique du d tartrant p 1 13 kg L Afin de d terminer la concentration molaire c en acide lactique apport dans la solution de d tartrant on r alise un titrage acido basique La soluti
4. 55 155 155 chaque instant l avancement x de la r action est gal la quantit de mati re n CO de dioxyde de carbone form Un logiciel permet de calculer ses valeurs LA FIGURE A3 DE L ANNEXE repr sente l volution de l avancement au cours du temps Donn es gt loi des gaz parfaits P V on rappelle que dans cette expression la pression P est en pascals Pa le volume V en m tres cubes m la quantit de mati re n en moles mol et la temp rature T en kelvins K temp rature lors de l exp rience T 298 constante des gaz parfaits R 8 314 J mol kl volume occup par le dioxyde de carbone l tat final V 310 mL 1 dx vitesse volumique de r action v V dt WV 3 1 En consid rant que le dioxyde de carbone se comporte comme un gaz parfait donner l expression de l avancement x en fonction de la pression du dioxyde de carbone P CO et du volume V 3 2 Calculer la valeur de l avancement l tat final 3 3 V rifier que cette valeur est en accord avec LA FIGURE DE L ANNEXE 3 4 D terminer graphiquement le temps de demi r action bs La m thode doit appara tre SUR LA FIGURE A3 DE L ANNEXE 3 5 Comment volue la vitesse volumique de r action au cours du temps Justifier votre r ponse l aide de LA FIGURE A3 DE L ANNEXE 3 6 Lors du d tartrage d une cafeti re le mode d emploi prop
5. on de d tartrant tant trop concentr e on pr pare par dilution une solution 10 fois moins concentr e on note la concentration de la solution dilu e 2 1 Dilution On dispose des lots de verrerie A B C D suivants Lot A Lot B Lot C Lot D Pipette jaug e Pipette jaug e Pipette jaug e prouvette gradu e de 5 0 mL de 10 0 mL de 10 0 mL de 10 mL B cher de 50 mL Fiole jaug e Fiole jaug e Fiole jaug e prouvette de 50 mL de 1 000 L de 100 0 mL de 100 0 mL Choisir le lot de verrerie permettant de r aliser la dilution le plus pr cis ment Justifier l limination des trois autres lots de verrerie 2 2 Titrage acido basique On r alise le titrage pH m trique d un volume V4 5 0 mL de solution dilu e par une solution aqueuse d hydroxyde de sodium Na aq HO aq de concentration molaire en solut apport 0 20 On obtient la courbe de LA FIGURE A2 DE L ANNEXE 2 2 1 crire l quation de la r action support du titrage on note AH la mol cule d acide lactique 2 2 2 D terminer graphiquement SUR LA FIGURE A2 DE L ANNEXE le volume Ve de solution d hydroxyde de sodium vers l quivalence 2 2 3 En pr cisant la d marche suivie calculer la concentration c en acide lactique dans la solution dilu e 2 2 4 En d duire la valeur de la concentration c en acide lactique dans le d tartrant 2 2 5 Calculer la masse d acide lactique pr sente dans 1 00 L de d tar
6. os conduit utiliser une solution un peu plus concentr e en acide lactique et chauffer cette solution Quelle est en effet la cons quence sur la dur e de d tartrage ANNEXE RENDRE AVEC LA COPIE ANNEXE DE L EXERCICE I Quantit s de mati re mol quation chimique Tableau A1 Tableau descriptif de l volution du systeme c ST F eE x S gt lt lt 5 SC o ut us T g o SU LU esee ee E EE BE EE 10 en fonction du volume Va dpH dV Figure A2 Courbes d volution de pH et de de solution d hydroxyde de sodium vers ANNEXE RENDRE AVEC LA COPIE ANNEXE DE L EXERCICE I X mmol 1 1 1 1 1 qpo qp 1 EpzLacbl2ecsh5e ccbcccdr 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 l 1 1 dt 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1313 lt lt lt 3 1 1 l 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 l 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 DE EE E 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 l 1 1 1 1 SE TS 1 1 1 1 1 1 Pine 1 1 4 4 L 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 MA D
7. trant 2 2 6 Montrer que le pourcentage massique d acide lactique pr sent dans le d tartrant est coh rent avec l indication de l tiquette 3 Action du d tartrant sur le tartre Dans cette partie on cherche valuer le temps n cessaire un d tartrage efficace en tudiant la cin tique d une transformation r alis e au laboratoire Le tartre est essentiellement constitu d un d p t solide de carbonate de calcium de formule Lors du d tartrage l acide lactique r agit avec le carbonate de calcium suivant la r action d quation CaCOs s 2 9 2 A aq H20 A Dans un ballon on verse un volume V 10 0 mL de la solution dilu e de d tartrant pr c demment dos e On introduit rapidement une masse m 0 20 g de carbonate de calcium On ferme herm tiquement le ballon avec un bouchon muni d un tube d gagement reli un capteur de pression Ce capteur mesure la surpression due au dioxyde de carbone produit par la r action qui se d roule la temp rature constante de 298 K Cette surpression est quivalente la pression du dioxyde de carbone seul dans le ballon Le tableau ci dessous donne quelques valeurs de la pression du dioxyde de carbone au cours du temps tens 10110120 30 40 50 60 80 90 100 130 150 190 270 330 420 600 P CO en hPa O 60 95 113 121 129 134 142 145 146 149 150 152 154 1
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