Exercice 1 - Q3 à Q7 - Force des acides et des ba… · Bac Physique-Chimie Métropole 2023 (sujet 2)

Force des acides et des bases

EXERCICE 1 – ÉTUDE DE LA VITAMINE C CONTENUE DANS LES KIWIS (9 points)

L’acide ascorbique, couramment appelé vitamine C, intervient dans de nombreux processus métaboliques dans le corps humain. Comme l’organisme ne peut ni la synthétiser ni la stocker, les apports en vitamine C doivent se faire par l’alimentation.

Les kiwis jaunes et les kiwis verts font partie des fruits les plus riches en acide ascorbique. L’agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation recommande un apport minimum en vitamine C de 110 mg par jour pour un adulte.

L’objectif de cet exercice est d’étudier les propriétés de l’acide ascorbique et de déterminer la quantité de kiwis nécessaire aux besoins journaliers d’un adulte en vitamine C.

Données:

Formule brute de l’acide ascorbique: $\mathrm{C_6H_8O_6}$;

Formule topologique de l’acide ascorbique (ci-contre);

Masse molaire de l’acide ascorbique: $M = 176\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}$;

Couple acide-base associé à l’acide ascorbique: $\mathrm{C_6H_8O_6(aq) / C_6H_7O_6^-(aq)}$;

Concentration standard: $c^\circ = 1{,}0\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$;

Données de spectroscopie infrarouge:

Liaison

$\mathrm{O-H}$

$\mathrm{C-H}$

$\mathrm{C=C}$

$\mathrm{C=O}$

Nombre d'onde (en $\mathrm{cm^{-1}}$)

$3200 - 3700$

$2850 - 3100$

$1620 - 1680$

$1650 - 1730$

Allure de la bande caractéristique

Forte et large

Forte

Faible et fine

Forte et fine

Pour étudier les propriétés acidobasiques de la vitamine C, on dissout 1,0 g d'acide ascorbique commercial dans une fiole jaugée de 50 mL puis on complète jusqu'au trait de jauge avec de l'eau distillée. La mesure du pH de la solution donne pH = 2,6.

Q3.

Déterminer la quantité de matière initiale $n_0$ d'acide ascorbique introduite dans la fiole jaugée.

La transformation entre l'acide ascorbique et l'eau est modélisée par la réaction d'équation: $C_6H_8O_6(aq) + H_2O(\ell) \rightleftharpoons C_6H_7O_6^-(aq) + H_3O^+(aq)$

Q4.

Donner la définition d'un acide faible.

Q5.

Montrer que l'acide ascorbique est un acide faible dans l'eau.

Q6.

Donner l'expression de la constante d'acidité $K_A$ du couple associé à l'acide ascorbique en fonction des concentrations $[C_6H_8O_6]$, $[C_6H_7O_6^-]$, $[H_3O^+]$ à l'équilibre et de la concentration standard $c°$ puis montrer que la valeur du p$K_A$ est proche de 4,2.

Q7.

Pour déterminer la concentration en acide ascorbique d'un kiwi jaune, on le mixe jusqu'à en obtenir le jus dont le pH est de 3,5. Déterminer l'espèce acide-base prédominante associée à l'acide ascorbique présente dans le jus d'un kiwi jaune.