Bac S 2011 Polynésie http://labolycee.org EXERCICE 1 : DEUX
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1. Bac S 2011 Polyn sie htitp labolycee orq EXERCICE 1 DEUX DETARTRANTS POUR CAFETI RES ELECTRIQUES 7 points Deux produits diff rents peuvent tre utilis s pour d tartrer les cafeti res lectriques Le premier se pr sentant sous forme de poudre est de l acide citrique Le mode d emploi pour un d tartrage est le suivant Diluer compl tement la poudre d tartrante dans 1 2 litre Verser la solution dans le r servoir d eau et mettre en marche l appareil Apr s coulement de la moiti de la solution arr ter l appareil et laisser agir trente minutes Remettre en marche pour l coulement du reste de la solution Effectuer 3 rin ages successifs l eau claire Le deuxi me d tartrant est une poudre base d acide sulfamique Son mode d emploi ne diff re de celui du premier que par le temps d action r duit dix minutes Donn es masse molaire de l acide citrique M 192 g mol masse molaire de l acide sulfamique M2 97 0 g mol 1 Fabrication de la solution d tartrante n4 1 1 L utilisation du verbe diluer dans le mode d emploi du d tartrant est elle pertinente Justifier 1 2 La masse m d acide citrique utilis e pour obtenir le volume V 0 50 L de solution d tartrante est gale 20 g Calculer la concentration molaire c en acide citrique de la solution d tartrante n4 2 Comportement des deux acides dans l eau On consid re une solution d acide citrique S2. et une solution d acide sulfamique S2 de m me concentration molaire en solut apport C 1 00 x 102 mol L et de m me volume V 1 00 L 25 on mesure un pH de valeur 2 6 pour S et de valeur 2 0 pour S2 2 1 R action d un acide avec l eau 2 1 1 D finir un acide selon Brnsted 2 1 2 Ecrire l quation de la r action d un acide AH avec l eau 2 2 En utilisant un tableau d avancement tablir l expression du taux d avancement final t de la r action de l acide AH avec l eau en fonction du pH de la solution et de la concentration molaire c 2 3 On note AH l acide citrique et AH l acide sulfamique Calculer les taux d avancement final not s respectivement t et w de chacune des r actions associ es aux transformations donnant les solutions S4 et S2 Commenter les r sultats obtenus 3 tude du couple acide citrique ion citrate 3 1 En conservant la m me notation AH pour l acide citrique donner l expression de la constante d acidit Ka du couple acide citrique ion citrate 3 2 partir du tableau d avancement calculer la valeur de la constante Ka du couple de l acide citrique puis celle de son pKa 3 3 Quelle forme acide ou basique de l acide citrique pr domine dans la solution S4 Justifier 4 Titrage de l acide sulfamique dans la solution d tartrante n2 Pour d terminer la masse d acide sulfamique contenue dans la poudre du deuxi me d tartrant on proc de un titrage p
3. H m trique Pour cela on dissout une masse m 1 00 g de ce d tartrant dans de l eau d min ralis e pour obtenir une solution S de volume V 100 0 mL Une solution aqueuse d hydroxyde de sodium de formule Na a HO ay et de concentration cg 0 200 mol L permet de doser un volume V 20 0 mL de la solution S Les r sultats exp rimentaux sont les suivants e Volume de solution d hydroxyde de sodium vers e l quivalence VBE 9 8 mL e pH l quivalence pHe 7 1 4 1 En notant AH l acide sulfamique crire l quation de la r action support du dosage 4 2 D finir quivalence d un titrage 4 3 D termination de la masse d acide sulfamique contenue dans la poudre d tartrante 4 3 1 tablir l expression litt rale de la concentration ca en acide sulfamique dissous en fonction de cg Vge et V Calculer ca 4 3 2 D terminer la masse mA d acide sulfamique contenu dans m 1 00 g de d tartrant 4 4 Un sachet de d tartrant n 2 contient 20 g de p oudre diluer dans 0 50 L d eau 4 4 1 D duire de ce qui pr c de la masse m d acide sulfamique contenue dans 20 g de poudre d tartrante 4 4 2 Calculer la concentration molaire c2 en acide sulfamique dans la solution ainsi pr par e 5 Pourquoi des temps d action diff rents pour les deux solutions d tartrantes Le tartre est du carbonate de calcium CaCO34 La r action chimique du carbonate de calcium avec les ions oxonium des sol
4. utions d tartrantes peut tre mod lis e par l quation suivante CaCOsts 2 H30 Cd an CO2 3 H20 5 1 Montrer que la concentration en ions oxonium H30 est plus grande dans la solution contenant de l acide sulfamique que dans la solution d acide citrique 5 2 Quel argument permettrait de justifier la diff rence entre les temps d action pour les deux d tartrants
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