Sujet complémentaire Bac – Ministère – Etude des ions
fer d'un vin ( 5 points) Calculatrice autorisée
L'éthanol est l'alcool du vin, comme d'ailleurs de la plupart des boissons alcoolisées.
La concentration en éthanol d'un vin est exprimée de façon indirecte par le degré alcoolique.
Ce degré alcoolique est, par définition, le volume, exprimé en mL, d'éthanol pur C2H6O présent dans 100 mL de vin.
La détermination de la concentration nécessite plusieurs étapes.
I ) Distillation :
Dans un premier temps, on doit effectuer une distillation pour extraire l'éthanol du vin.
Le protocole est le suivant.
- Dans le ballon d'un montage de distillation, introduire précisément 20,00 mL du vin.
- Ajouter de la pierre ponce, mettre en route le réfrigérant à eau.
- Distiller l'éthanol contenu dans le vin; on admet que tout l'alcool est distillé lorsque la température atteint 95 °C en haut de la colonne.
- Arrêter le chauffage et conserver le distillat.
1) Faire un schéma légendé du montage de distillation.
2) Quel est l'intérêt de la pierre ponce ?
3) Proposer, en justifiant, un encadrement de la température d'ébullition de l'éthanol.
II ) Oxydation de l'éthanol du distillat :
Le titrage mis en œuvre est un titrage par excès : l'éthanol est oxydé par un excès de dichromate, puis l'excès de dichromate est dosé par une solution d'ions Fe2+ .
Le protocole est le suivant.
- Verser le distillat recueilli et refroidi dans une fiole jaugée de 100 mL ; compléter à 100 mL avec de l'eau distillée : soit S la solution obtenue. .
- Placer dans un erlenmeyer de 500 mL, environ 10 ml d'eau, puis environ 10 mL d'acide sulfurique concentré.
- Ajouter à la pipette jaugée un volume V1 = 25,00 mL de la solution de dichromate de potassium (de concentration C1 = 4,00.10-1 mol.L-1 ) puis 10,00 mL de la solution S.
- Boucher l'erlenmeyer et attendre environ 20 minutes.
1) Ecrire l'équation de la réaction d'oxydation de l'éthanol en solution aqueuse par les ions dichromate Cr2O72-.
Donnée : Couple oxydant / réducteur: Cr2O72- / Cr3+
Rappel de 1re S
L'éthanol est oxydé en acide éthanoïque.
2) En déduire l'équation de la réaction d'oxydation.
3) Pourquoi faut-il attendre 20 minutes ?
4) Pourquoi est-il important de se placer en milieu acide (grâce à l'acide sulfurique) ?
5) Déterminer la quantité n0 d'ions dichromate introduite.
6) La réaction étant considérée totale, établir la relation entre la quantité n1 d'éthanol oxydé et la quantité n1' d'ions dichromate consommés lors de cette oxydation.
Il reste donc une quantité n0 – n1' d'ions dichromate non réduits. Ce sont eux qu'on dose dans la suite.
III ) Titrage de l'excès d'oxydant :
On dose les ions dichromate restants par une solution aqueuse d'ions Fe2+ de concentration
C2 = 1,5 mol.L-1 .
L'équivalence du dosage est atteinte pour un volume versé VE = 10 mL.
1) Ecrire l'équation de la réaction de dosage.
Donnée : Couple oxydant/réducteur: Fe3+ / Fe2+ .
2) A l'aide d'un tableau d'évolution, établir la relation entre la quantité n2 d'ions fer(II) versés à l'équivalence et la quantité (n0 – n1') d'ions dichromate non réduits par l'éthanol.
3) En déduire l'expression de la quantité n1 d'éthanol du prélèvement de solution S en fonction de n0 et n2 , puis en fonction de C1, C2, V1 et VE . Faire l'application numérique.
4) Vérifier que les ions dichromate ont bien été introduits en excès.
5) Déterminer la quantité d'éthanol présente dans 100 mL du vin testé.
En déduire la masse, puis le volume d'éthanol (masse volumique m = 0, 79 kg.L-1 ) contenu dans 100 mL de vin.
Données. Masses molaires atomiques : M(C)= 12 g.mol-1; M(H)= 1 g.mol-1 ; M(O)= 16 g.mol-1.
6) En déduire le degré alcoolique de ce vin.
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