Bac S 2016 Polynésie Correction © http://labolycee.org EXERCICE ...

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EXERCICE III : DU JUS DE POMME AU VINAIGRE (5 points) 1. Fermentation alcoolique
1.1. L'introduction indique « la fermentation alcoolique est due à
l'oxydation du glucose ... Il se forme de l'éthanol et du dioxyde de
carbone ».
La représentation de CRAM du D-glucose permet de trouver sa formule brute
C6H12O6.
Il s'agit d'une fermentation alcoolique car l'éthanol qui se forme est un
alcool avec deux atomes de carbone : CH3-CH2-OH, soit en formule brute
C2H6O. L'équation de la réaction est : C6H12O6 + ( 2 C2H6O + 2 CO2 Remarque : la conservation de l'élément H permet de placer un 2 devant
C2H6O, puis la conservation des éléments C et O permet de placer un 2
devant CO2. 1.2. La zymase n'apparaît pas dans l'équation de la réaction de
fermentation alcoolique. Il s'agit d'une enzyme, dont on peut penser
qu'elle joue un rôle de catalyseur. C'est-à-dire qu'elle permet de réduire
la durée de la transformation du glucose. 2. Fermentation acétique
2.1. L'acide acétique possède un groupe carboxyle caractéristique de la
famille des acides carboxyliques, comme il possède deux atomes de carbone,
il s'agit de l'acide éthanoïque. 2.2. L'introduction indique « Mycoderma acetii, qui fixent les molécules de
dioxygène sur l'éthanol, ce qui conduit à la formation d'acide acétique ».
La formule semi-développée de l'acide acétique permet de trouver sa formule
brute C2H4O2.
La conservation des éléments permet de déterminer la formule du second
produit. C2H6O + O2 ( C2H4O2 + H2O L'alcool subit une oxydation, c'est un réducteur qui cède des électrons.
Réd = Ox + n e-
ici C2H6O + H2O = C2H4O2 + 4 H+ + 4 e-
Le couple Ox/Réd correspondant est acide éthanoïque / éthanol, soit C2H4O2
/ C2H6O.
L'autre couple mis en jeu est O2/H2O. L'oxydant O2 est réduit O2 + 4 e- +4
H+ = 2H2O.
Remarque : méthode pour écrire une équation d'oxydo-réduction
http://www.labotp.org/Oxydoreduction.html 3. Analyse d'un cidre en cours de fermentation
Pour savoir si le cidre fermenté peut être commercialisé sous l'appellation
vinaigre, il faut déterminer sa teneur acétique et vérifier qu'elle est
supérieure à 5,0 g pour 100 mL.
Pour cela il faut connaître la masse d'acide acétique présente dans 100 mL
de vinaigre pur. Le titrage permet d'accéder à cette masse. Équation de la réaction support du titrage : CH3COOH + HO- ( CH3COO- + H2O À l'équivalence, les réactifs sont introduits dans les proportions
st?chiométriques : [pic]
où [pic] est la quantité de matière d'acide acétique initiale présente dans
V = 25,0 mL de l'échantillon de cidre dilué dix fois. [pic] = c.VE où VE est le volume équivalent.
[pic] Détermination du volume équivalent VE :
À l'équivalence, il se produit un saut de pH. Le pH augmente fortement, la
dérivée [pic] est maximale.
On lit VE = 12,5 mL. Ainsi, on reprend [pic]
[pic] = 0,1125 g On n'arrondit pas ce résultat intermédiaire.
Cette masse est présente dans 25,0 mL de vinaigre dilué 10 fois.
Dans 25,0 mL de vinaigre pur, on aurait une masse dix fois plus grande.
m25 = 10. [pic] = 1,125 g Et dans 100 mL de vinaigre pur on aurait m100 = 4.m25
m100 = 4,5 g On trouve donc que la teneur acétique est de d = 4,5 degré acétimétrique. La législation autorise un degré inférieur de 0,2, donc on peut donner
l'appellation de vinaigre si le degré vaut seulement dmin = 4,8. Il est nécessaire de déterminer l'incertitude sur le degré acétimétrique
mesuré. [pic]
[pic] on suppose que CB est égale à c
[pic] = 0,2 L'incertitude est arrondie à un seul chiffre significatif par excès. Ainsi on a obtenu d = 4,5 ± 0,2 degré acétimétrique. En tenant compte de l'incertitude, on peut avoir un degré acétimétrique
égal à 4,7, ce qui est inférieur à 4,8.
Le cidre fermenté ne peut pas se prévaloir de l'appellation vinaigre.
Il faut sans doute laisser la fermentation acétique se poursuivre quelques
temps.
Compétences exigibles ou attendues :
En noir : officiel (Au B.O.)
En bleu : officieux (au vu des sujets de Bac depuis 2013) . Extraire et exploiter des informations sur la catalyse, notamment en
milieu biologique et dans le domaine industriel, pour en dégager
l'intérêt.
. Définir un catalyseur et connaître les principales propriétés d'un
catalyseur (diminution de la durée d'une réaction, régénération en fin
de réaction, sélectivité)
. Associer un groupe caractéristique à une fonction dans le cas des
acides carboxyliques.
. Connaître les règles de nomenclature des acides carboxyliques.
. Savoir écrire une équation d'oxydoréduction (les couples Ox/Red mis en
jeu étant donnés)
. Pratiquer une démarche expérimentale pour déterminer la concentration
d'une espèce chimique par titrage par le suivi d'une grandeur physique,
dans le domaine du contrôle de la qualité.
. Savoir repérer précisément l'équivalence dans un titrage pH-métrique
(méthode des tangentes parallèles ou méthode de la dérivée).
. Évaluer, à l'aide d'une formule fournie, l'incertitude d'une mesure
obtenue lors de la réalisation d'un protocole dans lequel
interviennent plusieurs sources d'erreurs.
. Commenter le résultat d'une opération de mesure en le comparant à une
valeur de référence.