De l'acide salicylique à l'aspirine : un exercice de chimie sur 9 points

Le premier exercice du bac 2026 de physique-chimie en Métropole (septembre, jour 2) compte 9 points sur 20, pour une durée conseillée d'environ 1 h 35. Il suit une même molécule, l'acide salicylique, à travers trois parties : ses propriétés acido-basiques, son dosage dans un collyre, puis sa transformation en aspirine. Les 18 questions balaient une large part du programme de chimie de terminale, avec beaucoup de questions courtes qui rapportent vite si les définitions sont sues.

Partie 1 : un acide faible et son pKa

La première question demande un schéma de Lewis : il faut ajouter les doublets non liants des trois atomes d'oxygène, sinon on rend une simple formule développée. Les groupes caractéristiques sont le carboxyle, à entourer en entier avec son atome de carbone, et l'hydroxyle. L'espèce amphotère est l'ion C7H5O3^-, base du premier couple et acide du second.

Viennent ensuite des calculs simples : la masse minimale à peser pour 200 mL de solution saturée vaut 0,448 g, à condition de convertir le volume en litres, et la concentration apportée est voisine de 16,2 mmol/L. L'équation de la réaction avec l'eau s'écrit avec une double flèche, ce que confirme la question suivante : le taux d'avancement final, calculé à partir du pH de 2,4, vaut environ 0,25, donc l'acide est faible.

Le calcul du pKa est le passage le plus piégeux. La concentration de l'acide à l'équilibre n'est pas égale à la concentration apportée, puisqu'un quart de l'acide a réagi. Le bon calcul donne un pKa d'environ 2,9, en accord avec la valeur tabulée de 3,0. Le diagramme de prédominance, avec un second pKa de 13,6, montre que dans le collyre de pH 7,0 c'est l'ion salicylate qui prédomine.

Partie 2 : le dosage par étalonnage du collyre

Le spectre d'absorption ne présente des pics que dans l'ultraviolet : la solution n'absorbe aucune radiation visible et paraît donc incolore. La dilution du collyre s'impose parce que sa concentration, 1 mg/mL soit 1000 mg/L, dépasse largement la gamme d'étalonnage, qui va de 0 à 80 mg/L. L'erreur classique consiste à comparer ces deux valeurs sans les convertir dans la même unité.

La question 11 est la plus longue de la partie. La lecture graphique donne environ 49 mg/L pour le collyre dilué, soit 0,98 mg/mL après multiplication par le facteur de dilution 20, avec une incertitude-type de 0,02 mg/mL. Il ne faut pas oublier de multiplier aussi l'incertitude par 20. Le quotient de l'écart à la notice par l'incertitude vaut 1,0, inférieur à 2 : la concentration est en accord avec la notice.

Partie 3 : la synthèse de l'aspirine

Les consignes de sécurité se déduisent des pictogrammes : blouse, lunettes, gants, travail sous hotte et aucune flamme à proximité, l'anhydride éthanoïque étant inflammable. Le chauffage à reflux accélère la transformation et évite les pertes de matière ; écrire qu'il augmente le rendement est faux, car la transformation est déjà totale. Les étapes A et B sont la transformation et l'isolement. L'eau froide et le bain de glace limitent la dissolution de l'aspirine, peu soluble à froid. Le chromatogramme montre que le produit est de l'aspirine, sans trace d'acide salicylique.

Pour le réactif limitant, on compare les quantités de matière et non les masses, sans oublier la masse volumique de l'anhydride, qui est liquide. L'acide salicylique est limitant, la masse théorique vaut 2,6 g et le rendement environ 84 %, limité par les pertes lors de la cristallisation, de la filtration et du rinçage.

Conseils pour cet exercice

Convertissez systématiquement les unités avant de comparer ou de calculer, justifiez chaque réponse courte par une phrase, et gardez du temps pour les questions 7, 11 et 17, qui concentrent l'essentiel des calculs. Le corrigé détaillé reprend chaque question avec la méthode, les calculs et les pièges à éviter.