Solution
d�sinfectante , acide lactique, bac G Am�rique du Sud 2022.
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Partie A. �tude de l’acide lactique
L’autre nom de l’acide lactique est l’acide 2-hydroxypropano�que. Sa formule d�velopp�e est la suivante :
1. �tablir le sch�ma de Lewis de la mol�cule d’acide lactique. Entourer et nommer ses groupes caract�ristiques.
2. Le spectre IR de
l’acide lactique est reproduit ci-dessous. Identifier deux bandes
d’absorptions caract�ristiques et rep�rer les liaisons correspondantes
sur le sch�ma de Lewis de la mol�cule d’acide lactique.
3. V�rifier
que la valeur de la concentration en acide lactique apport� dans la
solution d�sinfectante est voisine de 𝐶 = 0,20 mol⋅L−1.
100 g de solution d�sinfectante contient 1,75 g d’acide lactique ;
masse molaire de l’acide lactique : 𝑀 = 90,1 g⋅mol−1 ;
masse volumique de la solution d�sinfectante : r = 1,00 g⋅mL−1 ;
n = 1,75 / 90,1 =0,0194 mol dans 0,10 L soit C =0,0194 / 0,10 ~0,20 mol / L.
4. Rappeler la d�finition d’un acide de Br�nsted.
Un acide de Br�nsted est une esp�ce, ion ou mol�cule, susceptible de lib�rer un proton H+.
5. Expliquer pourquoi, dans ces conditions, l’acide lactique est un acide faible. Un argument quantitatif est attendu.
pH de la solution d�sinfectante : pH = 2,3.
-log C = -log 0,20 �=0,70.
Le pH mesur� est bien sup�rieur � 0,70 ; l'acide lactique est un acide faible.
On note AH la mol�cule d’acide lactique pour la suite de l’exercice.
6. �crire l’�quation de la r�action mod�lisant la mise en solution aqueuse de cet acide.
AH aq + H2O(l) =A-aq + H3O+aq.
7. Compl�te le tableau d’avancement associ� � cette transformation chimique � l’aide des notations de l’�nonc� : C, pH, V et C0, avec C0 = 1 mol⋅L−1, concentration standard.
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Avancement (mol
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AH aq |
+ H2O(l) |
= A-aq |
+ H3O+aq. |
initial
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0
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CV
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solvant
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0
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0
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final
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xf = 10-pH V |
CV-10-pH V |
10-pH V |
10-pH V
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8. En utilisant la question pr�c�dente, exprimer la constante d’acidit� Ka du couple AH/A−
en fonction des diff�rentes concentrations � l’�quilibre. En d�duire la
valeur de cette constante d’acidit�. Commenter, sachant que la valeur
de r�f�rence du pKa du couple acide lactique/ion lactate vaut 3,9.
Ka = [A-aq] [H3O+aq] / ([
AH aq]C0 ) =(10-pH )2 / ((C-10-pH )C0)=10-4,6 / (0,2 -10-2,3) =1,3 10-4.
pKa = - log(Ka) = 3,9, en accord avec la valeur de r�f�rence.
9. Un programme Python permet de tracer le diagramme de distribution du couple acide lactique/ion lactate not� AH/A−.
9.1. �tablir, d’une part, la relation entre la concentration 𝐶 en acide lactique apport�, [AH]�q et [A- ]�q, et d’autre part la relation pH = pKa + log ([A- ]�q / [AH]�q).
Ka = [A-aq] [H3O+aq] / ([
AH aq]C0 )
log(Ka) = log [H3O+aq] �q+log ([A- ]�q / [AH]�q )
-log(Ka) = -log [H3O+aq] �q-log ([A- ]�q / [AH]�q )
pKa = pH -log ([A- ]�q / [AH]�q )
pH = pKa + log ([A- ]�q / [AH]�q).
C =[AH]�q + [A- ]�q,
9.2. � partir de ces deux relations, montrer que le pourcentage en acide AH, d�fini par 100[AH]�q / C , peut s’�crire100 / (1+10pH-pKa).
pH - pKa = log ([A- ]�q / [AH]�q).
10pH-pKa=[A- ]�q / [AH]�q ;
[A- ]�q = C-[AH]�q .
10pH-pKa=(C-[AH]�q ) / [AH]�q =C / [AH]�q -1 ; 1+10pH-pKa=C / [AH]�q ; [AH]�q =C /(1+10pH-pKa).
100[AH]�q / C =100 /(1+10pH-pKa).
9.3. Un programme Python permet de tracer le diagramme de distribution du couple acide lactique/ion lactate not� AH/A−.
Indiquer � quelle esp�ce chimique correspond la courbe 1. Justifier.
Expliquer comment il est possible de retrouver la valeur du pKa �
partir d’une lecture graphique.
A pH inf�rieur � pKa, l'acide lactique est majoritairement sous la
forme AH et � pH sup�rieur � pKa, cet acide est majoritairement sous la
forme A-. La courbe 1 correspond donc � AH.
A pH = pKa : [A- ]�q =[AH]�q ; � partir de 50 % tracer une horizontale puis une verticale � partir de l'intersection des deux courbes.
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Partie B. Titrage de l’acide lactique dans la solution d�sinfectante
Avant la commercialisation du produit, un laboratoire r�alise un test
de qualit� sur sa solution d�sinfectante. Pour cela, un titrage
acido-basique suivi par conductim�trie est r�alis� apr�s avoir dilu� la
solution d�sinfectante.
1. Proposer un protocole exp�rimental pour pr�parer 100,0 mL de solution d�sinfectante dilu�e 5 fois.
Pr�lever 10 mL de solution commerciale � l'aide d'une pipette jaug�e.
Verser dans une fiole jaug�e de 50 mL contenant un tiers d'eau distill�e. Agiter.
Compl�ter jusqu'au trait de jauge � l'aide d'eau distill�e. Boucher et agiter pour rendre homog�ne.
Dans un b�cher de 250 mL, on introduit un volume 𝑉𝐴 = 20,0
� 0,05 mL de la solution d�sinfectante dilu�e. On ajoute 150 mL d’eau
distill�e. Le titrage est r�alis� par une solution aqueuse d’hydroxyde
de sodium de concentration en solut� apport� CB = (1,0 � 0,1) � 10−1 mol⋅L−1.
. La courbe obtenue est donn�e.
2. Sch�matiser et l�gender le dispositif de titrage.
3. �crire l’�quation de la r�action support du titrage.
AH aq + HO-aq --> A-aq + H2O(l).
4. Interpr�ter qualitativement le changement de pente au voisinage de l’�quivalence observ� sur la courbe de titrage.
Avant l'�quivalence HO- en d�faut : on ajoute des ion sodium, la conductivit� de la solution cro�t lentement ;
apr�s l'�quivalence, HO- en exc�s, on
ajoute des ion sodium et des ions hydroxyde de conductivit� molaire
ionique �lev�e, la conductivit� de la solution cro�t fortement.
5. D�terminer graphiquement la valeur du volume � l’�quivalence 𝑉𝐸 .
On consid�re par la suite que l’incertitude-type sur 𝑉𝐸 est 𝑢(𝑉𝐸 ) = 0,1 mL.
6. �valuer la
concentration 𝐶 de la solution en acide lactique avant dilution.
�valuer l’incertitude type sur la mesure sans prendre en compte la
contribution li�e � la dilution. Commenter.
C = CB VE / VA =0,10 x 8,6 / 20 =0,043 mol / L.
u(C) =C [(u(CB) / CB)2+(u(VE) / VE)2+(u(VA) / VA)2]� = 0,043 [(0,1)2+(0,1 / 8,6)2+(0,05 / 20)2]� =0,043 (0,01 +1,35 10-4 +6,25 10-6)� ~4,3 10-3 mol / L.
C = 0,043 �0,005 mol /L.
Tenir compte de la dilution :( 0,043 � 0,0043) x5 = 0,21 �0,02 mol / L.
0,20 mol/ L appartient � [0,19 ; 0,23]. Donc accord avec l'indication du fabricant.
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