Oui
Titrage
Acide-base
Thermodynamique
Sujet Bac Corrigé - Acide citrique et détartrage - Bac S Polynésie 2014 (ancien programme) - Ex 1 - Corrigé (Physique-chimie)
1 juin 2014
Bac S (ancien programme)
🍋 L'exercice 1 du bac S 2014 Polynésie (5,5 points, environ 50 min) part d'un sachet de détartrant à l'acide citrique. Le sujet officiel et son corrigé détaillé sont gratuits, en PDF.
- Repérer les groupes caractéristiques et justifier qu'il s'agit d'un triacide.
- Exploiter un titrage pH-métrique avec la courbe dérivée et le coefficient 3 à l'équivalence.
- Calculer un pourcentage en masse et son incertitude relative.
- Expliquer l'effet de la température et faire le bilan énergétique d'une bouilloire.
Chaque question est corrigée pas à pas, avec les calculs posés et les pièges à éviter.
✅ Correction
🫣
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À propos de l'acide citrique : un titrage complet au service du détartrage
Premier exercice du bac S 2014 en Polynésie, « À propos de l'acide citrique » compte 5,5 points et se traite en 50 minutes environ. Le fil conducteur est un sachet de détartrant vendu comme de l'acide citrique pur. L'élève doit d'abord lire la formule de la molécule, puis vérifier l'étiquette par un titrage pH-métrique, estimer l'incertitude de la mesure et terminer par deux questions sur l'usage du détartrant chaud. C'est un exercice très complet qui balaie la chimie organique, le titrage, les incertitudes et l'énergie.
Partie 1 : la molécule d'acide citrique
La question 1.1 demande d'entourer le groupe de la fonction alcool. Il s'agit du groupe hydroxyle porté par le carbone central, celui qui n'est lié à aucun autre atome d'oxygène. Le piège classique consiste à entourer le OH d'un groupe carboxyle, qui appartient à la fonction acide carboxylique. La question 1.2 fait identifier les trois groupes carboxyle, chacun capable de céder un ion H+ au sens de Brönsted : la molécule est donc un triacide, ce qui justifie la notation AH3. L'hydrogène de l'alcool, lui, n'est pas acide dans l'eau.
Partie 2.1 : titrage et pourcentage en masse
Le volume équivalent se lit au maximum de la courbe dérivée : Véq = 31,0 mL. L'équation de titrage montre qu'il faut trois ions hydroxyde pour une molécule d'acide, d'où la relation CAVA = CBVéq/3 et CA = 1,03 × 10-1 mol·L-1. Oublier ce coefficient 3 donne une concentration, puis un pourcentage, trois fois trop grands. La question 2.1.2 exige de bien voir que le sachet entier est dissous dans les 2,00 L de la solution S : la masse d'acide vaut 39,7 g et le pourcentage en masse 99,2 %. La question 2.1.3 combine quatre incertitudes relatives, celle de CB (2 %), celle du volume équivalent (1 %) et celles de la verrerie (0,5 % chacune). On obtient environ 2 %, soit p = (99 ± 3) %, un intervalle qui contient la valeur de 100 % annoncée par l'étiquette. Le corrigé montre aussi que c'est la concentration de la solution titrante qui limite la précision, et non la verrerie.
Partie 2.2 : température et bilan énergétique
La question 2.2.1 attend un argument simple : la température est un facteur cinétique, donc le tartre est consommé plus vite par une solution chaude. La question 2.2.2 demande un schéma de bilan énergétique de la bouilloire, puis son rendement. L'énergie électrique reçue vaut P·Δt = 1,2 × 105 J et l'énergie utile reçue par l'eau ρVc(θf − θi) = 1,1 × 105 J, soit un rendement de 94 %. Les pièges sont des conversions : la capacité thermique en J·kg-1·K-1 et la durée en secondes. Inutile en revanche d'ajouter 273 aux températures, puisqu'un écart a la même valeur en degrés Celsius et en kelvins.
Conseils pour réussir cet exercice
Écrire systématiquement la relation à l'équivalence à partir des coefficients de l'équation, sans réflexe automatique. Distinguer la prise d'essai titrée et le volume total de solution. Donner une incertitude avec un seul chiffre significatif, arrondie par excès, puis conclure sur la compatibilité avec l'étiquette en une phrase. Enfin, pour un rendement, nommer clairement l'énergie utile et l'énergie reçue avant de faire le rapport.