Bac Blanc Lycée du Mont Blanc Février 2004

3h30 - Calculatrice autorisée

Sujet Spécialité - Epreuve séparée - 2h - Calculatrice autorisée

I ) Détermination du degré alcoolique d'un vin (réunion juin 2004 modifié) (4 points)

II ) optique (4 points)

I ) (spécialité) Détermination du degré alcoolique d'un vin :

Le degré alcoolique d'un vin est le pourcentage volumique d'alcool mesuré à une température de 20°C.

Pour déterminer le degré alcoolique d'un vin, il faut d'abord isoler l'alcool des autres composés du vin (acides, matières minérales, sucres, esters,...) en réalisant une distillation. Cette méthode de séparation ne permet pas d'obtenir de l'éthanol pur mais un mélange eau - éthanol dont les proportions sont constantes. Il est donc nécessaire d'ajouter de l'eau au vin pour être sûr de recueillir pratiquement tout l'éthanol contenu dans celui-ci.

La solution aqueuse d'éthanol est ensuite ajustée à 100 mL avec de l'eau distillée.

Puis l'alcool est oxydé quantitativement en acide acétique (éthanoïque) par un excès de dichromate de potassium.

L'oxydant excédentaire est ensuite dosé par une solution de sel de Mohr [FeSO₄,(NH₄)₂SO₄].

Ce dosage est appelé dosage indirect (ou en retour).

Les données nécessaires sont en fin d'énoncé.

I ) Extraction de l'éthanol :

Pour ce dosage, on prélève 20,0 mL de vin auxquels on ajoute environ 50 mL d'eau et de la pierre ponce.

On distille ce mélange et on recueille un volume de 42 mL de distillat (noté S₁).

On considère qu'il contient alors tout l'éthanol du vin.

1) Compléter sur la figure 1 de l'annexe ( à remettre avec la copie ) le nom des éléments du montage désignés par les flèches

2) Préciser et justifier le sens de circulation de l'eau.

3) Quel est l'intérêt de la pierre ponce ?

II ) Préparation de la solution à titrer :

On complète S₁ à 100,0 mL avec de l'eau distillée. On obtient ainsi une solution notée S₂.

1) Quelle verrerie utilise-t-on (Nom et Volume) ?

III ) Réaction entre l'éthanol et le dichromate de potassium

Dans un erlenmeyer, on mélange V₀ = 10,0 mL de solution S₂, V₁ = 25,0 mL d'une solution de dichromate de potassium (2K⁺_(aq)+ Cr₂O₇^2–_(aq)) de concentration C₁ = 2,00.10^–1 mol.L^–1 et environ 10 mL d'acide sulfurique concentré. On bouche l'erlenmeyer et on laisse réagir pendant environ 30 minutes. On obtient alors une solution verdâtre appelée S₃.

1) Pourquoi doit-on boucher l'erlenmeyer ?

2) Pouquoi faut-il attendre 30 minutes ?

3) Donner l'équation de la réaction entre l'ion dichromate et l'éthanol.

4) Donner la formule développée de l'éthanol et de l'acide acétique.

5) En vous aidant éventuellement d'un tableau d'avancement, montrer que la relation entre la quantité n₀ d'éthanol oxydé et la quantité n(Cr₂O₇^2-) _restant d'ions dichromate restant après cette oxydation est : n(Cr₂O₇^2-)_restant = C₁´V₁ – 2/3 n₀

IV ) Dosage de l'excès du dichromate de potassium :

On dose alors les ions dichromate en excès avec une solution de sel de Mohr de concentration C₂ = 1,50.10^–1 mol.L^–1.

Le volume de solution de sel de Mohr nécessaire pour atteindre l'équivalence (repérée à l'aide d'un indicateur de fin de réaction)

est V₂ = 9,6 mL.

1) Donner l'équation de la réaction entre les ions fer II et les ions dichromate.

2) Montrer que à l'équivalence : n₀= 3/2 C₁´V₁– 1/4 C₂´V₂.

3) Faire l'application numérique.

V ) Exploitation :

1) Déterminer la quantité de matière d'éthanol n_éthanol contenue dans 100 mL de vin.

2) Déterminer le degré alcoolique du vin étudié.

3) L'étiquette de la bouteille indique que le vin a un degré alcoolique d = 12°. Cette indication est le résultat d'un contrôle (alcoométrie directe) réalisé à l'aide d'un densimètre (aussi appelé alcoomètre) directement gradué en degré alcoolique.

Le résultat du dosage est-il alors en accord avec la valeur de ce degré ?

Données :

Masse volumique de l'éthanol : 0,78 g.mL^-1 ; Masse molaire de l'éthanol : M = 46 g.mol^-1

Couples oxydant-réducteur mis en jeu :

* Acide éthanoïque / Ethanol : C₂H₄O₂ (incolore) / C₂H₆O (incolore)

* Ion dichromate / Ion chrome : Cr₂O₇^2- (orange) / Cr³⁺ (vert)

* Ion fer III / Ion fer II : Fe³⁺ (rouille) / Fe²⁺ (verdâtre)