Sujet Physique-Chimie — Terminale — Métropole — Bac 2024

Exercice 1 - L’acide citrique comme produit ménager (9 points) L’acide citrique est un acide naturellement présent dans les fruits, en particulier dans le jus de citron. Ses propriétés acides en font un détartrant utilisé comme produit ménager. Le but de cet exercice est de déterminer la quantité de matière d’acide citrique présente dans le jus extrait d’un citron puis de vérifier l’indication « 1 pelle doseuse = la puissance de 10 citrons » notée sur l’emballage d’un produit ménager (voir photo ci-contre). Données :  l’acide citrique est un triacide, il est noté H 3 A dans cet exercice ;  les autres espèces acide-base associées à l’acide citrique sont notées H 2 A–, HA2– et A3– ;  formules topologiques : Acide citrique Hexane  masse molaire de l’acide citrique : M = 192,1 g·mol–1 ;  pK A à 25 °C des couples acide/base associés à l’acide citrique : pK A1 = 3,1 ; pK A2 = 4,8 ; pK A3 = 6,4 ;  concentration standard : c° = 1 mol·L–1 ;  données de spectroscopie infrarouge : O–H O–H Liaison d’un acide C=O C–O C=C d’un alcool carboxylique Nombre d’onde 3100 – 3500 2800 – 3400 1700 – 1800 1200 – 1300 1620 – 1680 (en cm–1) Allure de la bande Forte et Forte et Forte et Forte et Faible et caractéristique large large fine fine fine  diagramme de distribution de différentes espèces acido-basiques des couples associés à l’acide citrique : Proportions relatives en % 1 2 3 pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 24-PYCJ1ME3 Page 2/12 1. Étude de quelques propriétés de l’acide citrique Q1. Nommer les groupes caractéristiques 1 et 2 encadrés sur la formule topologique de l’acide citrique. Préciser celui qui est responsable des propriétés acides de la molécule dans l’eau. Q2. Justifier que le spectre infrarouge de la figure 1 est compatible avec la structure chimique de l’acide citrique. 1 00 Transmittance (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Nombre d’onde σ (en cm-1) 0 4 4 0 0 0 0 0 0 33000000 2 2 0 0 0 0 0 0 1 1 5 5 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 5 5 0 0 0 0 Figure 1. Spectre infrarouge de l’acide citrique La solubilité de l’acide citrique dans