Corrigé bac physique chimie Nouvelle Calédonie 2018 - Le vinaigre

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

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 :

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

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

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.

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 x_max =  2.10^-4 x V mol

CH₃COOH          +      H₂O   ==     CH₃COO ^-     +    H₃O⁺

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 x_final n’est pas égal à x_max.

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

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

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”

Le 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