La
p�te � pizza, bac Liban 2022.
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A. Gonflement de la p�te et production de dioxyde de carbone.
Les
�volutions temporelles des quantit�s d'�thanol, de glucose et de
dioxyde de carbone lors d'une fermentation � partir de 100 g de farine sont repr�sent�es.
1. V�rifier qualitativement les �volutions temporelles.
Le glucose, le r�actif : la quantit� de mati�re diminue au cours du temps.
Etanol et CO2 les produits : leurs quantit�s de mati�re augmentent.
2. La hauteur de la p�te augmente au cours du temps. Quelle esp�ce chimique en est responsable ?
Le gaz, le dioxyde de carbone.
3. On
admet que la r�action s'effectue dans un milieu � volume constant V = 1
L. D�terminer la vitesse volumique moyenne d'apparition de l'�thanol
sur une dur�e de 3 heures. M�me question pour la vitesse de disparition
du glucose.
Ethanol : 120 / 3 = .40 mmol h-1.
Glucose : 33 / 3 = 11 mmol h-1.
4. Effectuer le rapport de ces valeurs et indiquer si ce rapport est coh�rent ou non avec la mod�lisation propos�e.
C6H12O6(s) --> 2C2H5OH(l) + 2CO2(g)
Dapr�s les nombres stoechiom�triques, la vitesse de disparition du
glucose devrait �tre �gale � la moiti� de la vitesse d'apparition des
produits. ( or on trouve un rapport proche de 4. )
5. La vitesse de disparition du glucose est-elle plus faible ou plus �lev�e que celle attendue ? Proposer une explication.
La vitesse de disparition du glucose est plus faible que celle attendue.
D'autres sucres pr�sents dans la p�te ( saccharose, maltose) donnent du dioxyde de carbone.
Mod�lisation de la vitesse de r�action.
6.1 Indiquer parmi les deux mod�les suivants, indiquer celui qui mod�lise le mieux les r�sultats exp�rimentaux.
D'apr�s le premier graphique, n(CO2) est une fonction lin�aire du temps.
temps (heure)
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1
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2
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3
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n(CO2) mmol
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18
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36
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55
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Le mod�le (2) est a rejet�.
6.2. La vitesse d'apparition de CO2 est-elle constante au cours du temps ?
Mod�le 2.
La vitesse d'apparition du CO2 est �gale au coefficient
directeur de la tangente � la courbe (2) � la date consid�r�e. Or ces
tangentes sont de moins en moins inclin�e sur l'horizontale. La vitesse d'apparition du CO2 diminue au cours du temps.
Mod�le 1. La vitesse d'apparition du CO2 est constante au cours du temps.
6.3 Comment varie au cours du temps la vitesse d'apparition d'une esp�ce chimique qui suit une loi d'ordre de vitesse d'ordre 1 ?
v = d(nCO2) / dt = k n(CO2) avec k une constante.
La vitesse d'apparition de CO2 est une fonction lin�aire de la quantit� de mati�re de CO2.
6.4. Parmi les �volutions pr�sent�es � la question 6.1, laquelle peut mod�liser une loi de vitesse d'ordre 1 ? Conclure.
Mod�le 1.
La r�action de production du dioxyde de carbone dans la p�te suit une loi de vitesse d'ordre 1.
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2. Acicification de la p�te et production de dioxyde de carbone.
Lors de la fermentation de la p�te, des mesures de pH ont montr� une acidification, le pH �voluant de 6,0 � 4,8.
Hypoth�se 1 :
L'acidification de la p�te est due uniquement � la production de CO2.
CO2, H2O aq + H2O = HCO3-aq + H3O+aq (2).
2.1
Donner l'expression reliant le pH et la concentration en ion oxonium
puis indiquer qualitativement pourquoi la production de dioxyde de
carbone peut �tre responsable de la baisse du pH.
pH = - log[H3O+aq].
D'apr�s (2), la concentration en ion oxonium augmente et le pH diminue.
2.2. Donner �
l'�quilibre la relation entre le quotient de r�action et la constante
d'�quilibre. Ecrire l'expression de cette constante d'�quilibre K.
A l'�quilibre Ka = Q r �q = [ HCO3-aq]�q [H3O+aq ]�q / [CO2, H2O aq ] �q.
Pour �valuer l'influence de l'acide carbonique sur la diminution du pH,
on r�alise une solution de volume V = 50 mL de concentration c = 7,0 10-6
mol / L en dioxyde de carbone solvat� apport� qui correspond � la
concentration en dioxyde de carbone dans la p�te en fin de lev�e. Le pH
de cette solution est pH = 5,8.
2.3. Justifier l'�galit� des concentrations en H3O+aq et HCO3-aq � l'�quilibre.
La solution est �lectriquement neutre et HO- aq est n�gligeable � pH = 5,8.
2.4. D�terminer [CO2, H2O aq ] �q.
pKa (CO2, H2O aq / HCO3-aq) = 6,37 ; Ka = 4,26 10-7.
[CO2, H2O aq ] �q =[H3O+aq ]2�q / Ka =(10-5,8)2 / (4,26 10-7) =5,9 10-6 mol / L.
La concentration en CO2 dissous a peu diminu�e passant de 7,0 10-6 � 5,9 10-6 mol / L. L'acidification de la p�te n'est pas due uniquement � la production de CO2.
3. R�le de l'acide succinique produit lors de la fermentation.
3.1 Repr�senter la formule semi-d�velopp�e de cet acide et justifier le fait que c'est un diacide.
Cet acide poss�de deux groupes carboxyle ; il est susceptible de c�der 2 protons.
3.2 Choisir parmi les propositions suivantes le nom de cet acide en nomenclature officielle.
�thanoate d'�thyle ; acide hexano�que ; acide butano�que ; acide �thanedio�que vrai.
3.3 Montrer que le spectre IR suivant peut �tre attribu� � cet acide.
3.4 Etablir le
diagramme de pr�dominance des diff�rentes esp�ces acide / base issues
de cet acide pouvant �tre pr�sentes dans la p�te.
3.5 Identifier l'esp�ce amphot�re.
C4H5O4- aq peut se comporter comme un acide ou comme une base.
On r�alise 50 mL de solution de concentration 0,031 mol / L en accide
sussinique apport� ( concentration en fin de lev�e de la p�te ). On
mesure son pH : pH = 5,0.
3.6 Quelle masse d'acide succinique (M = 118 g / mol) solide faut-il pr�lever pour pr�parer cette solution.
n = 0,031 x 50 / 1000 =1,55 10-3 mol.
1,55 10-3 x 118 =0,18 g.
3.7. Ecrire le protocole succinct permettant de r�aliser cette solution.
Peser � la balance de pr�cision 0,18 g de solide ( balance tar�e, spatule, coupelle).
Verser dans une fiole jaug�e contenant 1 /3 d'eau distill�e.
Agiter jusqu'� dissolution compl�te.
Ajouter de l'eau distill�e jusqu'au trait de jauge.
Agiter pour rendre homog�ne.
3.8 Expliquer pourquoi l'hypoth�se d'un lien entre acidification de la p�te et production d'acide succinique est plausible.
Le pH de la solution pr�par�e est pH = 5,0.
Le pH de la �te apr�s fermentation vaut 4,8.
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