BAC ST2S session 2015 Polynésie éléments de correction Partie 1

BAC ST2S
session 2015
Polynésie
éléments de correction
EXERCICE 1 . CONSOMMATION D'ÉDULCORANTS
Partie 1. Le néotame
1.1. - D.J.A. signifie "Dose Journalière Admissible"
- La D.J.A. est la masse maximale d'une substance qu'un individu peut ingérer par jour et par
kilogramme de masse corporelle, tout au long de sa vie et sans risque appréciable pour sa santé.
1.2. - masse maximale: mmax =D.J.A.×m personne
mmax = 2,0 mg /kg × 55 kg = 110 mg = 0,11 g
- Un adulte de 55 kg peut consommer quotidiennement 0,11 g de néotame.
1.3.
N=
m max par jour
m dans une bouteille
N=
110 mg
= 7,3
15 mg
- Un adulte peut consommer au maximum 7 bouteilles entières de boisson Light Agrum' Zéro de
volume 33 cL, quotidiennement sans risque pour sa santé.
2.
- Un dipeptide est une espèce chimique fabriqué lors de la réaction de condensation de deux
acides α-aminés, il contient une liaison peptidique
3.1. - La liaison peptidique a été
encadrée dans la formule du
néotame de l'annexe 1.
*
*
3.2. - Dans la formule du néotame, le groupe carboxyle est entouré et repéré avec le chiffre 1, alors que le
groupe ester a été repéré avec le chiffre 2
4.
- Le néotame possède 2 carbones asymétriques, qui sont repérés par un astérisque (voir réponse 3.1)
(Rappel : Un carbone asymétrique est un atome de carbone lié à quatre atomes ou groupes d'atomes
différents)
Partie 2. L'aspartame
1.
Cette réaction est une hydrolyse
( = réaction chimique au cours de laquelle une molécule, ici l'aspartame, est décomposée en plusieurs
molécules sous l'action de l'eau)
2.
La phénylalanine est un acide α-aminés,
car c'est une molécule qui possède :
- un groupe amino ou groupe amine primaire (repère 1)
- et un groupe carboxyle (repère 2)
et ces deux groupes sont liés au même atome de carbone.
3.
4.
Repère 1
- Voici la représentation de Fischer de la D-Phénylalanine
- (Rappel : dans la représentation de Fischer, on place : le carbone
asymétrique au centre d'un grand +, COOH toujours en haut, le
résidu toujours en bas. La position de NH2 dépend du type
d'énantiomères : ici on veut l'énantiomère D, donc il faut mettre
NH2 à droite)
Repère 2
COOH
H
NH2
CH2 – C6H5
L'aspartame ingéré par un individu subit une hydrolyse dans l'estomac : il se forme entre autre de la
phénylalanine. Or, si cet individu soufre de phénylcétonurie, il va accumuler la phénylalanine dans le
sang, sans pouvoir l'éliminer, ce qui causera des effets indésirables. C'est pour cela qu'un individu
souffrant de phénylcétonurie ne doit pas consommer des produits contenant de l'aspartame.
EXERCICE 2 . LA VITAMINE C DONTRE LE DIABÈTE DE TYPE 2
1.1. - Un oxydant est une espèce chimique capable de gagner un ou plusieurs électrons
1.2. - L'acide ascorbique, de formule C6H8O6 , est un réducteur car d'après la demi-équation fournie, cette
substance est capable de perdre deux électrons. C 6 H 8 O6 → C 6 H 6 O6 + 2 e − + 2 H +
2.
- L'acide ascorbique est un acide faible car d'après le document 2, on peut lire "l'acide ascorbique se
dissocie partiellement dans l'eau", ce qui est la définition d'un acide faible.
3.1. - On veut prélever 50,0 mL de boisson Light. Pour cela, il faut utiliser du matériel précis.
Comme il n'existe pas de pipette jaugée de 50,0 mL pour faire ce prélèvement, on utilise donc une
fiole jaugée de 50,0 mL. On a besoin d'un bécher de 150 mL pour faciliter le versement de la solution
dans la fiole jaugée et un pipette Pasteur pour ajuster correctement le niveau avec le trait de jauge.
3.2. - Pour réaliser le dosage, il est nécessaire d'utiliser le matériel suivant :
une burette graduée de 25,0 mL , potence et support de fixation
un bécher de 150 mL
un pH-mètre étalonné muni d'une sonde de pH
un agitateur magnétique et un barreau aimanté
4
- On utilise la méthode des
tangentes parallèles pour trouver le
point E à l'équivalence de ce
dosage. Il suffit de lire l'abscisse de
ce point E pour obtenir le volume
VE à l'équivalence.
5.1. - A l'équivalence d'un titrage, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques.
- Dans l'équation de la réaction de titrage
C 6 H 8 O6 + HO − → C 6 H 7 O6 − + H 2 O ,
les nombres stœchiométriques des réactifs sont égaux à 1. Donc à l'équivalence, on a la relation
suivante : n (C 6 H 8 O6) = n( HO −)versé donc : n (C 6 H 8 O6) = C B × V E
n (C 6 H 8 O6) = 1,0×10−3 mol / L × 7,0×10−3 L = 7,0×10−6 mol
- La quantité de matière d'acide ascorbique dosée est égale à 7,0×10 −6 mol
5.2. - On note n0 , la quantité de matière d'acide ascorbique contenu dans une bouteille de Light
Agrum'Zéro de 33 cl
V une bouteille × n(C 6 H 8 O 6 )dosé
V boisson dosée
330 mL × 7,0 × 10 −6 mol
n0 =
50,0 mL
−5
n 0 = 4,6 × 10 mol
- La bouteille de Light Agrum'Zéro contient 4,6 × 10−5 mol d'acide ascorbique.
n0 =
5.3. - On note m0 , la masse d'acide ascorbique contenu dans une bouteille de Light Agrum'Zéro de 33 cl
m0 = n0 × M (C 6 H 8 O 6)
m0 = 4,6 × 10−5 mol × 176 g /mol
m0 = 8,1 × 10−3 g
- Une bouteille de Light Agrum'Zéro contient 8,1 × 10−3 g d'acide ascorbique
5.4. - D'après le document 1, la bouteille contient 8,1 mg d'acide ascorbique, qui joue le rôle d'antioxydant
- Or, d'après la réponse 5.3, en exploitant le dosage, on conclut qu'une bouteille de Light Agrum'Zéro
contient 8,1 × 10 −3 g d'acide ascorbique, c'est-à-dire 8,1 mg. Les deux valeurs sont égales, le
résultat du dosage est en accord avec l'information portée sur l'étiquette.
EXERCICE 3 . LA
PLONGÉE POUR LES PERSONNES DIABÉTIQUES
Partie 1. Utilisation des ondes en mer
1.
- Les quatre domaines d'ondes électromagnétiques mentionnés dans le document 3 sont :
les micro-ondes, les infrarouges, la lumière visible et les ondes radios.
2.
- Annexe 3 :
*
3.
- Le radar utilise les micro-ondes de longueurs d'ondes égale à 3,0 cm = 3,0 × 10 −2 m
La zone de la longueur d'onde utilisée par le radar est repérée sur l'annexe 3 par un astérisque
4.
C
C
- Grâce à la formule λ = ν , on en déduit ν =
λ
8
3,0 × 10 m/s
10
ν=
ν = 1,0 × 10 Hz
−2
(3,0 × 10 m)
- La fréquence de fonctionnement du radar considéré dans le texte est 1,0 × 1010 Hz
Partie 2. Plongée et pression
1.1. - Grâce au document 4, on lit la profondeur à laquelle se trouve le point B : zB = 5,00 m
- On fait une lecture graphique sur la courbe du document 5 :
Pour zB = 5,00 m, on lit P B = 1,50 × 105 Pa
1.2. - Le point C est situé à la même profondeur que le point B dans le même fluide : zB = zC = 5,00 m ,
donc la pression au point C est égale à la pression au point B : P C = P B = 1,50 × 105 Pa
2.1. - La masse volumique ρ d'un matériau homogène est égale au quotient de la masse m d'un échantillon
de ce matériau par son volume V
- L'unité dans le système international (S.I.) de ρ est le kilogramme par mètre cube : kg/m3 ou kg.m – 3
2.2. - Grâce au document 4, on lit la profondeur à laquelle se trouve chaque point A et D, puis on reporte
sur la courbe du document 5 pour connaître la pression de ces points. Ensuite, on fait la soustraction.
- au point A : zA = 0,00 m et P A = 1,00 × 105 Pa
- au point D : zD= 15,0 m et P D = 2,50 × 105 Pa
- On en déduit donc Δ P = P D − P A = 2,50 × 105 − 1,00 × 105 = 1,50 × 105 Pa
- La différence de pression entre les points D et A vaut 1,50 × 105 Pa
2.3
- On utilise la loi fondamentale de la statique des fluides, dans laquelle on isole la masse
volumique ρ : Δ P = ρ × ( g ×h)
ΔP
=ρ
On obtient
( g ×h)
La différence de profondeur entre A et D est h = 15,0 m
5
ΔP
1,50 × 10
ρ=
=
ρ = 1,02 × 103 kg /m3
( g ×h) (9,80 × 15,0)
- La masse volumique de l'eau salée est égale à 1,02 × 103 kg/m3
2.4
- La masse volumique de l'eau pure vaut ρeau pure = 1,00 kg . L −1 .
Or, 1 m3 = 103 L, donc ρeau pure = 1,00 kg . L −1 = 1,00 × 10 3 kg /m 3
- La masse volumique de l'eau salée a une valeur voisine de celle de l'eau pure, (elle est légèrement
supérieure). Le résultat précédent est donc vraisemblable.
3.1
3.2
- On utilise la formule de la pression
P=
F
pour calculer la force pressante,
S
on obtient P×S = F
- On calcule : F = P×S = 2,00×105 Pa × 200 × 10 −4 m 2
F = 4,00×10 3 N
- La force pressante exercée par l'eau sur le masque , à la profondeur de 10 m vaut 4,00×103 N
⃗ force pressante de l'eau sur la vitre doit
- En utilisant l'échelle 1 cm →1000 N , le vecteur F
avoir pour longueur 4 cm, il doit être perpendiculaire à la vitre et dirigé vers le visage du plongeur.
masque
eau
F
tête du plongeur