Le
vin et ses composants, bac Asie Pacifique 2022.
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A.
Dosage spectrophotom�trique des ions fer dans un vin.
Un vin blanc contient du fer sous forme d'ion fer (II) Fe2+aq, et fer III, Fe3+aq.
Si la teneur en fer d�passe 10 mg / L, on peut craindre la formation
d'un pr�cipit� blanc ( casse blanche pour le vin blanc).
On proc�de � un titrage spectrophotom�trique des ions fer apr�s avoir
oxyd� les ions fer (II), puis on les fait r�agir avec des ions
thiocyanate pour former une esp�ce color�e en solution.
Fe3+aq + SCN-aq --> (Fe (SCN)]2+ aq. ( couleur rouge).
On donne le spectre d'absorption de ces ions en phase aqeuse.
1. Justifier la couleur rouge de ces ions..
Le maximum d'absorption
se situe vers 490 nm ( cyan). La solution poss�de la couleur
compl�mentaire du cyan, c'est � dire le rouge.
2. Proposer une longueur d'onde � utiliser pour le titrage.
Pour une bonne pr�cision on se place au maximum d'absorption ( 490 nm).
Protocole de pr�paration des solutions �talons.
num�ro de la solution
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1
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2
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3
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4
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5
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titre massique en ion fer III ( mg / L)
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1,0
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2,0
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3,0
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4,0
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5,0
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Verser 10 mL de chaque solution dans un becher.
Ajouter 1,0 mL d'acide chlorhydrique concentr� et 1,0 mL de solution de
thiocyanate de potassium de concentration1,0 mol / L. ( ion en exc�s)
3. Pourquoi les ions thiocyanate doivent-ils �tre en exc�s.
On est ainsi certain que tous les ions fer(II) ont r�agi.
4. D�terminer le volume de solution m�re ( titre massique 100 mg / L) � pr�lever pour pr�parer V = 50,0 mL de la solution n�2.
Facteur de dilution ; F = 100 / 2 = 50.
Volume � pr�lever : 50,0 / 50 = 1,0 mL.
Mesure et analyse.
On pr�pare une solution de vin not�e Sv en m�langeant :
10,0 mL de vin blanc.
1,0 mL d'acide chlorhydrique concentr� et 1,0 mL de solution de thiocyanate de potassium � 1,0 mol / L
4 gouutes d'eau oxyg�n�e � 20 volumes..
On mesure l'absorbance de toutes les solutions.
5. Pr�ciser la relation entre A et t. Donner le nom de cette loi.
Loi de Beer-Lambert, absorbance et titre (ou concentration) sont proportionnelles.
6. Le vin pr�sente t-il un risque de casse blanche ?
On a trouv� Av = 0,16.
t = A / 0,114 = 0,16 / 0,114 =1,4 mg / L.
Cette valeur �tant inf�rieure � 10 mg / L, il n'y a pas de risque de casse blanche.
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B. Synth�se d'un ester du vin..
Equation de la r�action de synth�se de l'�thanoate d'�thyle.
CH3COOH + CH3CH2OH = CH3 COO CH2CH3 + H2O (1).
Protocole :
M�langer 115 mL d'acide �thano�que et 117 mL d'�thanol. Placer au bain eau- glace.
Introduire 2,0 mL de ce m�lange dans 7 tubes num�rot�s de 0 � 6. Mettre dans le bain eau glace.
Pr�parer une burette gradu�e contenant une solution d'hydroxyde de potassium � CB = 1,0 mol / L.
A t = 0 immerger les tubes 1 � 5 dans un bain marie d'eau bouillante et le tube 0 � temp�rature ambiante.
Aux dates t1 =2 min, t2 =7 min, t3 =12 min, t4 =20 min, t5 =35 min et t6 =50 min :
Retirer le tube "i" correspondant � la date ti et le plonger imm�diatemment dans le bain eau glace.
Titrer l'acide �thano�que de ce tube.
7. Pourquoi place t-on le tube "i" dans le bain eau glace juste avant le titrage ?
On r�alise un blocage cin�tique de la r�action d'est�rification.
8. Montrer que le m�lange r�actionnel est �quimolaire.
Acide �thano�que : M = 60,0 g / mol ; densit� 1,05.
Masse 115 x 1,05 =120,75 g ; n = 120,75 / 60,0 =2,01 mol.
Ethanol : M = 46,0 g / mol ; d = 0,789
Masse =117 x 0,789 =92,31 g ; n = 92,31 / 46,0 =2,00 mol.
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9. V�rifier que la quantit� d'acide contenu dans chaque tube � la date t=0 est n0 = 17,3 mmol.
Dans 232 mL de m�lange il y a 2,01 mmol d'acide.
Dans 2,0 mL il y a 2,01 x 2 / 232 =0,0173 mol = 17,3 mmol d'acide.
Equation support du titrage.
CH3COOH aq + HO- aq --> CH3COO-aq + H2O(l).
10. Quel est le r�le du bleu de thymol ?
Indicateur color� de fin de r�action.
11. D�finir l'�quivalence pour la r�action support du titrage.
A l'�quivalence, les quantit�s de mati�re des r�actifs sont en proportions stoechiom�triques.
12. En d�duire que
la quantit� d'acide restant n ac, i � la date ti dans le tube "i" est nac, i = CB VB i.
VB i : volume de soude vers� � l'�quivalence.
A l'�quivalence : nac i = quantit� de mati�re de soude vers�e � l'�quivalence = CB VB i.
13. Etablir le tableau d'avancement de la transformation chimique mod�lis�e par la r�action (1).
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avancement (mmol)
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CH3COOH |
+ CH3CH2OH |
= CH3 COO CH2CH3 |
+ H2O |
initial
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0
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n0=17,3
|
n0=17,3
|
0
|
solvant
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interm�diaire
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x
|
n0-x
|
n0-x
|
x
|
� l'�quilibre
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ni
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n0-ni= nac, i |
n0-ni= nac, i |
ni
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.
14. Montrer que la quantit� de mati�re finale d'ester dans le tube i � la date ti est ni = n0-CB VB i.
ni = n0-nac, i =n0-CB VB i.
Le tableau suivant regroupe les r�sultats :
tube i
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1
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2
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3
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4
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5
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6
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V B i(mL)
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15,3
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11,3
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9,3
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7,3
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6,3
|
6,3
|
ni mmol
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17,3-15,3=2,0
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6,0
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17,3-9,3=8,0
|
10
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11
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11
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15. Donner la valeur manquante.
17,3 -11,3 = 6,0.
16. Indiquer comment �volue la vitesse volumique d'apparition de l'ester au cours du temps.
17. D�terminer cette vitesse � t = 20 min.
La vitesse volumique est �gale � la valeur absolue du coefficient directeur de la tangente � la courbe � la date consid�r�e.
Or ces tangentes sont de moins en moins inclin�es sur l'horizontale. La
vitesse volumique de la r�action diminue au cours du temps.
A t = 20 min : 4 10-3 / 40 =1,0 10-4 mol min-1.
18. D�terminer le temps de demi-r�action..
19. Comparer ce
temps � l'�chelle de temps (plusieurs mois ) pour la production des
esters du vin. Proposer une explication � cet �cart.
Param�tres pouvant avoir une influence sur t� :
la temp�rature. ( le vin est conserv� � des temp�ratures inf�rieures � 10�C).
Les concentrations des alcools et acides carboxyliques contenus dans le vin.
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