Un exercice court qui balaie la chimie de terminale S

L'exercice 1 du bac S Métropole 2018 (ancien programme) vaut 4 points, soit environ 40 minutes de travail. Il part d'un produit du quotidien, le comprimé de vitamine C, et enchaîne deux volets bien distincts. Le premier suit la synthèse industrielle de l'acide ascorbique à partir du D-glucose : on y manipule groupes caractéristiques, catégories de réaction, formules brutes et spectres infrarouge. Le second contrôle un comprimé annoncé à 500 mg par un titrage suivi par pH-métrie. Aucune question n'est très longue, mais chacune attend une justification précise.

Partie 1 : de la chaîne carbonée aux spectres

La question 1.1.1 demande si le passage du D-glucose au D-sorbitol modifie la chaîne ou un groupe caractéristique. La réponse attendue nomme les deux groupes : le carbonyle C=O devient un hydroxyle OH, tandis que l'enchaînement des six carbones est conservé. Répondre « groupe caractéristique » sans les citer ne suffit pas. En 1.1.2, deux réactifs (D-glucose et dihydrogène) donnent un produit unique : c'est une addition. La méthode consiste simplement à compter les espèces de part et d'autre de la flèche.

La question 1.2.1 est un piège classique de lecture de formule topologique : il faut compter 6 carbones, 7 oxygènes et surtout les hydrogènes portés par les carbones, qui ne sont pas dessinés. On obtient C6H10O7. La conservation des éléments donne ensuite l'espèce Y de la question 1.2.2 : il manque 2 H et 1 O entre (E) et l'acide ascorbique C6H8O6, Y est donc l'eau. La question 1.3 attribue les spectres : la bande O-H, présente sur les deux, ne permet pas de conclure. C'est la bande forte vers 1700 cm⁻¹ de la liaison C=O, présente seulement dans l'acide ascorbique, qui désigne le spectre B ; le spectre A est celui du D-sorbitol.

Partie 2 : le titrage du comprimé

Le schéma de la question 2.1 rapporte des points faciles à condition de légender la verrerie et les solutions : hydroxyde de sodium dans la burette, 10,0 mL de solution S dans le bécher, agitateur magnétique et sonde de pH. La question 2.2 demande de justifier le caractère acido-basique de la réaction : on identifie les deux couples, C6H8O6 / C6H7O6⁻ et H2O / HO⁻, et le transfert d'un ion H⁺.

La question 2.3 est le cœur du calcul. La méthode des tangentes parallèles donne un volume équivalent de 13,7 mL. La relation à l'équivalence, C_A V_A = C_B V_BE, conduit à C_A = 2,74 × 10⁻² mol·L⁻¹. Inutile de convertir les volumes en litres, puisque seul leur rapport intervient. En 2.4, la masse de vitamine C se calcule sur les 100,0 mL de solution S et non sur la prise d'essai : m = 0,482 g, soit 482 mg, avec un écart relatif de 3,6 % par rapport aux 500 mg annoncés.

Pièges à éviter

Trois erreurs reviennent : oublier les hydrogènes implicites dans la formule brute, confondre solution titrante et solution titrée dans la légende, et utiliser 10,0 mL au lieu de 100,0 mL pour la masse, ce qui donne un résultat dix fois trop petit. Pour les sources d'erreurs, on attend des causes liées à la manipulation : lecture graphique de l'équivalence, dissolution incomplète du comprimé ou ajustement du trait de jauge.

Conseils de méthode

En spectroscopie, cherchez d'abord la liaison présente dans une seule des deux molécules. Pour le titrage, écrivez systématiquement la relation à l'équivalence avant tout calcul et gardez trois chiffres significatifs, comme les données. Le corrigé détaille chaque étape et peut servir de modèle de rédaction pour les titrages pH-métriques.