Un exercice de chimie analytique sur 5 points

L'exercice 1 du bac S 2019 Asie (ancien programme) part d'une question très concrète : un matériau de la maison libère-t-il trop de formaldéhyde, un polluant de l'air intérieur ? Prévu pour environ 50 minutes, il enchaîne deux parties. La première identifie la molécule et la repère sur un spectre infrarouge. La seconde suit un protocole de dosage : réaction colorée avec l'acide chromotropique, choix des quantités, puis exploitation d'une gamme d'étalonnage et comparaison à une norme. C'est un exercice où chaque question est courte, mais où la rigueur sur les unités fait la différence.

Partie 1 : identifier le formaldéhyde

Question 1.1 : formule développée et nom

Le formaldéhyde, de formule brute CH2O, est le méthanal : un seul atome de carbone, doublement lié à l'oxygène et lié à deux atomes d'hydrogène. Le piège est de répondre par une formule semi-développée ou brute : une formule développée montre toutes les liaisons, y compris les liaisons C–H.

Question 1.2 : lecture du spectre IR

Il faut retrouver les deux signatures d'un aldéhyde : la bande C=O vers 1740 cm^-1 et les bandes C_tri–H entre 2700 et 2900 cm^-1. Le corrigé insiste sur un point souvent négligé : la bande C=O seule ne suffit pas, car cétones, esters et acides en possèdent une. L'absence de bande large au-delà de 3000 cm^-1 écarte aussi la liaison O–H. Attention à l'axe, gradué de droite à gauche avec un changement d'échelle à 2000 cm^-1.

Partie 2 : doser le formaldéhyde

Questions 2.1 et 2.2 : chauffage et couleur

Le passage à l'étuve à 105 °C s'explique par la température, facteur cinétique : la réaction doit être terminée avant la mesure d'absorbance. Pour la couleur, le composé absorbe vers 580 nm, dans le jaune ; la solution a la couleur complémentaire, violette. Répondre « jaune » est l'erreur la plus fréquente.

Question 2.3 : un réactif en excès

C'est la question la plus technique. On se place dans le cas le plus exigeant, la solution étalon la plus concentrée, et on écrit que l'acide chromotropique doit être au moins en proportion stœchiométrique, avec le coefficient 2 de l'équation. On obtient une concentration en masse minimale d'environ 1,1 g·L^-1. Le corrigé rappelle que la stœchiométrie porte sur les quantités de matière, pas sur les masses, et discute le nombre de chiffres significatifs imposé par le volume de 0,3 mL.

Question 2.4 : étalonnage et norme

Avant d'utiliser la loi de Beer-Lambert, il faut montrer qu'elle s'applique : le rapport A/C_m est constant, voisin de 0,334 L·mg^-1. Le filtrat, d'absorbance 1,34, contient donc 4,0 mg·L^-1 de formaldéhyde. La dernière question demande une conversion soignée : 1,2 mg extraits des 30,0 g de matériau, soit 4,0 mg pour 100 g, sous la limite de 8 mg de la norme E1. Comparer directement une concentration à une masse par 100 g ne rapporte rien.

Nos conseils

Rédigez chaque justification à partir des données fournies : valeurs des bandes IR, cercle chromatique, équation de la réaction. Pour un dosage par étalonnage, prouvez la proportionnalité avant de calculer, puis vérifiez vos unités à chaque étape, surtout le passage des millilitres aux litres. Enfin, terminez par une phrase de conclusion qui répond exactement à la question posée.