Comment réussir ce sujet de bac corrigé de physique sur le vinaigre ?

Réponse :

Un exercice de sciences physiques sur le vinaigre était le sujet du bac 2018 en Nouvelle Calédonie. Ta prof de soutien scolaire en ligne propose ce corrigé pour préparer ta préparation bac.


L’épreuve de sciences physiques au baccalauréat S 2018 s’est déroulée le jeudi 29 novembre en Nouvelle Calédonie. Cette nouvelle épreuve de Bac S vous permet de vous préparer en ligne pour le bac 2019. Karine, e-prof de soutien scolaire en ligne en sciences physiques vous propose un corrigé des exercices de chimie à savoir d’abord l’exercice 1 puis l’exercice 3 pour les candidats non inscrits en spécialité.


L’exercice 1 porte sur l’étude du vinaigre de vin blanc

Corrigé bac physique sur le vinaigre, Nouvelle Calédonie 2018


Pour ce faire, il faut savoir que la formule topologique est une manière de représenter très rapidement une molécule organique. Les règles d’écriture d’une formule topologique sont :

  • une chaîne carbonée est représentée par une ligne brisée.
  • Les atomes autres que ceux de carbone et d’hydrogène sont écrits.
  • Les atomes d’hydrogène fixés à un atome autre que le carbone sont écrits.

La formule topologique de l’éthanol de formule brute C2H6O est :

formule topologique de l’éthanol de formule brute C2H6O

 

 La formule topologique de l’acide éthanoïque de formule brute C2H4O2 est :

formule topologique de l’acide éthanoïque de formule brute C2H4O2

 

 

corrigé bac physique nouvelle calédonie 2018

fonction alcool

 

  

fonction acide carboxylique

 

 

réaction de fermentation acétique

Dans l’introduction de l’exercice, on explique la réaction de fermentation acétique :

“En présence de dioxygène, l’éthanol C2H6O, contenu dans un vin ou un cidre est transformé en acide éthanoïque C2H4O2 (également appelé acide acétique) et en eau. Cette réaction, appelée fermentation acétique, est catalysée par une enzyme présente dans la bactérie Mycoderma Aceti.”

C2H6O   +   O2   ===    C2H4O2   +   H2O


spectre infrarouge, éthanol ou acide éthanoïque

En se référant à la table dans les données de l’exercice, on peut conclure que le spectre est celui de l’acide éthanoïque appartenant à la famille des acides carboxyliques car :

  • on observe un pic à un nombre d’onde aux alentours de 1700 cm-1 correspondant à la double liaison C = O d’un acide carboxylique.
  • on observe un pic à un nombre d’onde aux alentours de 3 200 cm-1 correspondant à la liaison O - H d’un acide carboxylique.

l'acide éthanoïque est-il un acide fort?

Pour répondre au mieux à cette question, je vous conseille de dresser un tableau d’avancement de la réaction de dissociation de l’acide dans l’eau comportant un état final et un état maximal (cas où la réaction est totale)

Un acide est dit fort s’il réagit totalement avec l’eau, l’état final est alors confondu avec  l’état maximal.

On sait que  [H3O+] = 10-pH = 10-3,7 = 2.10-4 mol/L donc xmax =  2.10-4 x V mol

CH3COOH          +      H2O   ==     CH3COO     +    H3O+


état

initial

2,5.10-3 x Vexcès 00
état intermédiaire2,5.10-3 x V - xexcès xx

état

maximal

2,5.10-3 x V - xmax  = 0excès xmax = 2,5.10-3x Vxmax = 2,5.10-3x V

état

final

2,5.10-3 x V - xfinal

2,5.10-3 x V - 2.10-4x V

= 2,3.10-3x V

 

excès 

xfinal  =

2.10-4x V

xfinal  =

2.10-4x V

 

L’acide acétique n’est pas un acide fort car il en reste à l’état final ; il n’est donc pas totalement dissocié dans l’eau. De plus xfinal n’est pas égal à xmax.

degré alcoolique du vin blanc ayant servi à fabriquer le vinaigre

On dresse de nouveau un tableau d’avancement avec uniquement l’état maximal car l’énoncé nous précise que

“cette transformation est totale, et qu’elle s’effectue à volume constant.”

m (éthanol) = m(C2H6O) = 1,0 g

M (éthanol) = M (C2H6O) = 2 x M(C) + 6 x M(H) + M(O) = 2x12 + 6x1 + 16 = 46 g/mol

n (éthanol) = n(C2H6O) = m (C2H6O) / M (C2H6O) = 1,0 / 46 = 2,17.10-2 mol

C2H6O                  +      O2   ---->           C2H4O2    +    H2O


état

initial

2,17.10-2excès 00
état intermédiaire2,17.10-2  - xexcès xx

état

maximal

2,17.10-2  - xmax  = 0excès xmax = 2,17.10-2xmax = 2,17.10-2

 

D’après le tableau d’avancement, n(C2H4O2) = n (acide éthanoïque) = 2,17.10-2 mol

M (acide éthanoïque) = M (C2H4O2) = 2 x M(C) + 4 x M(H) + 2 x M(O) = 2x12 + 4x1 + 2x16

= 60 g/mol

m (acide éthanoïque) = m(C2H4O2) = n (C2H4O2) x M (C2H4O2) = 2,17.10-2 x 60 = 1,3 g

Conclusion : la fermentation acétique de 1,0 g d’éthanol permet bien d’obtenir 1,3 g d’acide éthanoïque.

Remarque :

Plusieurs articles ont déjà été publiés sur une fiche méthode vous aidant à construire un tableau d’avancement dans le cas d’une réaction totale (niveau 1ère S) :

Tableau d’avancement en physique chimie 1

Tableau d’avancement en physique Chimie 2


déterminer le degré alcoolique du vin ayant servi au vinaigre

Le vinaigre étudié est un vinaigre de degré d’acidité égal à 6°. (voir étiquette)


Rappel de la définition du degré d’acidité d'un vinaigre


“le degré d’acidité d’un vinaigre (en °) correspond à la masse d’acide éthanoïque pur (en g) contenue dans 100 g de vinaigre soit environ 100 mL de vinaigre. Par exemple, un vinaigre à 10° contient 10 g d’acide éthanoïque pour 100 g de vinaigre”

soutien scolaire physique chimieLe vinaigre étudié contient donc 6 g d’acide éthanoïque pour 100 g de vinaigre (100 mL de vinaigre).

D’après la question 2.1, La fermentation acétique de 1,0 g  d’éthanol permet bien d’obtenir 1,3 g d’acide éthanoïque.

Par conséquent, pour obtenir 6,0 g d’acide éthanoïque, il faudra procéder à la fermentation de 6 x 1,0 / 1,3 = 4,6 g d’éthanol

Sachant que la masse volumique de l’éthanol est

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