Sujet Physique-Chimie — Terminale — Métropole — Bac 2010

EXERCICE I. DES ÉCRITS D’ILLUSTRES SCIENTIFIQUES (6,5 points) Cet exercice est constitué de trois parties indépendantes. Chaque partie correspond à l’étude d’un texte historique scientifique. Le premier concerne l’étude d’une réaction d’estérification. Les deux suivants traitent de l’étude de la trajectoire des satellites de Jupiter. 1. Texte de Marcellin Berthelot (chimiste français 1827 - 1907) sur la réaction d’estérification Dans leur Mémoire publié en 1862 sous le titre Recherche sur les affinités, Berthelot et Péan de Saint Gilles écrivent : «… Les esters sont formés par l’union des acides et des alcools ; ils peuvent reproduire en se décomposant les acides et les alcools. […] En général, les expériences consistent, […] à faire agir sur un alcool pur un acide pur, les proportions de l’alcool et de l’acide étant déterminées par des pesées précises […]. Le produit final se compose de quatre corps à savoir : l’ester, l’alcool libre, l’acide libre, l’eau. Mais ces quatre corps sont dans des proportions telles qu’il suffit de déterminer exactement la masse d’un seul d’entre eux, à un moment quelconque des expériences, pour en déduire toutes les autres, pourvu que l’on connaisse les masses des matières primitivement mélangées. […] Ceci posé, entre les quatre éléments suivants : ester, alcool, acide, eau, le choix ne saurait être douteux, c’est évidemment l’acide qu’il faut déterminer. » Dans cette partie, on étudie la transformation chimique entre l’acide éthanoïque et l’éthanol afin de comprendre la phrase notée en gras dans le texte. Données : acide éthanoïque éthanol éthanoate d’éthyle masse molaire M en g.mol 1 60,0 46,0 88,0 masse volumique ! en g.mL 1 1,05 0,79 0,90 Au laboratoire, on mélange dans un flacon, un volume V = 57 mL d’acide éthanoïque et un volume 1 V = 58 mL d’éthanol. Le flacon est ensuite hermétiquement fermé et placé dans l’obscurité à température 2 ambiante. On laisse le système évoluer pendant six mois ; après cette durée, l’état final du système n’est pas encore atteint. 1.1. Étude des quantités de matière initiales des réactifs 1.1.1. Calculer la quantité de matière n d’acide éthanoïque introduite dans le flacon. 1 1.1.2. Montrer que le mélange réalisé est équimolaire. 1.2. Étude du milieu réactionnel au bout de six mois Au bout de six mois, le flacon est ouvert et on y prélève un volume V = 2,0 mL du mélange. L'acide éthanoïque restant dans ce prélèvement est dosé, à froid, à