Couple acide-base : CORRECTION

CORRECTION DES EXERCICES DU CHAPITRE n° 10
I) Taux de glycémie.
Le glucose a pour formule semi-développée CH2OH – (CHOH)4 – CHO
a) Le glucose présente un groupe fonctionnel aldéhyde : – CHO
Ce groupe fonctionnel peut facilement s'oxyder en acide carboxylique, et le glucose
qui le possède est donc un réducteur efficace.
b) Le glucose possède 5 groupes hydroxyle dont 4 groupes fonctionnels alcool secondaire
et 1 groupe fonctionnel alcool primaire.
gr. fc. alcool primaire →
← gr. fc. aldéhyde
↑

gr. fc. alcool secondaire
c)
2 Cu2+ + 3 H2O + 2 e− → Cu2O + 2 H3O+
C5H11O5 – CHO + 3 H2O → C5H11O5 – COOH + 2 H3O+ + 2 e−
C5H11O5 – CHO + 2 Cu2+ + 6 H2O → C5H11O5 – COOH + Cu2O + 4 H3O+
d) La masse molaire moléculaire du glucose est Mgl = 6.12 + 12 + 6.16 = 180 g.mol−1.
La quantité de matière n de glucose contenu dans un volume V = 0,5 L de plasma sanguin
de concentration massique c = 1,0 g.L−1 en glucose, est : n = c.V .
Mgl
D'après l'équation-bilan de la réaction d'oxydo-réduction, on obtient la même quantité de
matière n d'oxyde de cuivre, de masse molaire MCu2O = 2.63,5 + 16 = 143 g.mol−1.
D'où une masse
mCu2O = MCu2O.n =
c.V.MCu2O
≈ 0,4 g
Mgl
II) Stéréochimie de quelques oses.
a) i. Le 2,3-hydroxypropanal (ou glycéraldéhyde) a pour formule semi-développée :
ii. L’atome de carbone n° 2 qui est tétragonal, est relié à 4 groupes tous différents : un atome
d’hydrogène, un groupe hydroxyle, un atome de carbone portant un groupe fonctionnel
aldéhyde et un atome de carbone portant un groupe hydroxyle.
La molécule est chirale car l’atome de carbone n° 2 est asymétrique.
iii. Les deux énantiomères ont pour représentations :
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b) i. La formule brute du fructose est :
C6H12O6
La formule brute du glucose est :
C6H12O6
ii. La formule brute du saccharose est : C12H22O11
iii. En prenant la même numérotation que celle imposée au vi. :
Glucose :
HO – CH2 – CHOH – CHOH – CHOH – CHOH – CHO
(6)
(5)
(4)
(3)
(2)
(1)
On voit que les atomes de carbone n° 2, 3, 4 et 5 sont asymétriques.
Fructose :
HO – CH2 – CHOH – CHOH – CHOH – CO – CH2OH
(6)
(5)
(4)
(3)
(2) (1)
On voit que les atomes de carbone n° 3, 4 et 5 sont asymétriques.
iv. Glucose : 1 fonction aldéhyde, 1 fonct. alcool primaire, 4 fonct. alcool
secondaire.
Fructose : 1 fonction cétone, 2 fonct. alcool primaire, 3 fonct. alcool secondaire.
v. - Les ions complexes présents dans la liqueur de Fehling sont les ions : cuivre II
- Les ions cuivre II de la liqueur de Fehling se réduisent en cuivre I dans le précipité
d’oxyde de cuivre Cu2O en présence d’un oxydant approprié.
La fonction aldéhyde du glucose peut facilement s’oxyder et donner un test positif.
La fonction cétone du fructose s’oxyder difficilement et donne un test négatif.
vi. - En représentation de Newman, la forme la plus stable du glucose serait la conformation
"décalée anti" où les répulsions seront les plus faibles :
- Les conformations d'une molécule sont liées à la possibilité d'une libre rotation de
deux parties de la molécule autour d'une liaison simple C – C, elles ne
correspondent pas à des composés différents mais un seul corps pur.
Les molécules de conformations différentes ne sont donc pas isolables.
On peut associer à chaque conformation une énergie, les variations de l’énergie des
différentes conformations sont relativement faibles.
Les molécules de configuration différentes constituent des isomères qui peuvent
être séparés par des techniques chimiques ou physiques.
III) Dosage des sucres dans un jus d’orange.
a) Les étapes 1 et 2 permettent d’effectuer le dosage du glucose "libre" dans le jus d’orange :
- dans l’étape 1, on procède à la dilution du jus d’orange, puis à l’oxydation ménagée du
"glucose libre" par le diiode en milieu basique.
- durant l’étape 2, on effectue le dosage du diiode resté en excès par les ions thiosulfate
et qui permettra de déterminer la concentration de la solution S en "glucose libre".
Les étapes 3 et 4 permettent d’effectuer le dosage du glucose "total" dans le jus d’orange :
- dans l’étape 3, on procède à la dilution du jus d’orange et en même temps à l’hydrolyse
du saccharose en milieu acide pour obtenir le glucose "total".
- dans l’étape 4, on procède d’abord à l’oxydation ménagée du "glucose total" par le
diiode en milieu basique (solution phosphatée), puis, ensuite, on effectue le dosage du
diiode resté en excès par les ions thiosulfate ce qui permettra de déterminer la
concentration de la solution S en "glucose total".
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b) i. Les couples redox mis en jeu dans ces différentes étapes sont :
- étape 1 : C6H11O7−/C6H12O6 et I2/I−, puis, étape 2 : I2/I− et S4O62−/S2O32−.
- étape 4 : C6H11O7−/C6H12O6 et I2/I−, puis : I2/I− et S4O62−/S2O32−.
ii. Pour chaque couple on peut écrire une demi-équation électronique :
- couple C6H11O7−/C6H12O6 : (en milieu basique)
 → C H O – CHO + 3 OH−
C5H11O5 – COO− + 2 H2O + 2 e− ←
 5 11 5
 → 2 I−
I2 + 2 e − ←

 → 2 S O 2−
- couple S4O62−/S2O32− :
S4O62− + 2 e− ←
2 3

iii. Dans l’étape 1 (ou 4), l’oxydation du glucose par le diiode en milieu basique s’écrit :
C5H11O5 – CHO + I2 + 3 OH−  → C5H11O5 – COO− + 2 I− + 2 H2O
Dans l’étape 2 (ou 4), le diiode en excès est dosé par les ions thiosulfate :
I2 + 2 S2O32−  → 2 I− + S4O62−
c) i. La quantité de diiode introduit dans l’étape 1 est n0 = 15x10−3x5x10−2 mol.
Une partie de ce diiode oxyde le glucose et d’après l’équation-bilan on a : n0’ = n0glucose.
Il reste une quantité de matière de diiode n0’’ = n0 − n0’ = n0 − n0glucose, qui est dosée par
les ions thiosulfate, et d’après l’équation bilan, on a : n0thiosulfate = 2.n0’’ = 2.(n0 − n0glucose).
D’après le dosage de l’étape 2, on a : n0thiosulfate = 13,2x10−3x10−1. On en déduit :
n
13,2x10 −4
n0glucose = n0 − 0 thiosulfate = 75x10−5 −
= (0,75 − 0,66)x10−3 = 9,0.10−5 mol
2
2
ii. Dans 20 mL de S, on a n0glucose de "glucose libre".
Dans 50 mL de S, on en aura 50/20 = 2,5 fois plus qui proviennent des 10 mL de jus.
Dans 10 mL de jus d’orange, on a 2,5.n0glucose = 2,25.10−4 mol de "glucose libre".
Dans 10 mL de jus d’orange, on a mglucose = 40,5 mg de "glucose libre".
d) i. De même, la quantité de diiode introduit dans l’étape 1 est n1 = 15x10−3x5x10−2 mol.
Une partie de ce diiode oxyde le glucose et d’après l’équation-bilan on a : n1’ = n1glucose.
Il reste une quantité de matière de diiode n1’’ = n1 − n1’ = n1 − n1glucose, qui est dosée par
les ions thiosulfate, et d’après l’équation bilan, on a : n1thiosulfate = 2.n1’’ = 2.(n1 − n1glucose).
D’après le dosage de l’étape 2, on a : n1thiosulfate = 11,2x10−3x10−1. On en déduit :
n1thiosulfate
11,2x10 −4
−5
n1glucose = n1 −
= 75x10 −
= (0,75 − 0,56)x10−3 = 1,9.10−4 mol
2
2
ii. Dans 10 mL de S’, on a n1glucose de "glucose total".
Dans 50 mL de S’, on en aura 50/10 = 5 fois plus qui proviennent des 10 mL de jus.
Dans 10 mL de jus d’orange, on a 5.n1glucose = 9,5.10−4 mol de "glucose total".
Dans 10 mL de jus d’orange, on a m’glucose = 171 mg de "glucose total".
- couple I2/I− :
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