A propos de l'acide citrique. Bac S Polynésie 2014


La molécule.
Entourer le groupe caractéristique de la fonction alcool
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Identifier les groupes caractéristiques responsable de l'acidité et justifier le fait que l'acide citrique soit un triacide.
L'acide citrique possède trois groupes carboxyle -COOH ; c'est donc un triacide.
L'acide citrique, un détartrant.
On lit sur l'étiquette d'un sachet de détartrant :" acide citrique 100 % ; contenance 40,0 g".
Afin de vérifier cette indication, on dissout le contenu d'un sachet dans 2,00 L d'eau distillée. On obtient la solution S. On réalise un titrage pHmétrique d'une prise V = 10,0 mL de la solution S par une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium de concentration molaire cb = (1,00 ±0,02) 10-1 mol/L. L'acide citrique est noté AH3.
Equation support du titrage : AH3 aq + 3HO-aq ---> A3-aq + 3H2O(l).
Déterminer la concentration molaire d'acide citrique de la solution titrée.

A l'équivalence  : n(HO-) =3 n(AH3) ; cbVéq = 3[AH3] V ;
[AH3] = cbVéq / 3V) =0,100 *31 / 30 =0,10333 ~ 0,103 mol/L.
Calculer le pourcentage en masse, noté p, d'acide citrique dans le sachet.
M(AH3) =192 g/mol.
Quantité de matière dans 2 L de S : n = 0,2067 mol ; masse d'acide citrique m = nM = 0,2067*192 =39,68 ~39,7 g
p = 39,68 /40 *100 = 99,2 %.



L'incertitude Dp sur p est donnée par la relation suivante avec DVa =DV = 0,5 % et DVéq = 1 %.
p est-il cohérent avec l'étiquette ?


p est cohérent avec l'étiquette.

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La solution de détartrant obtenue par dissolution d'un sachet contient des ions H3O+ libérés par l'acide citrique. En présence de tartre, constitué de carbonate de calcium CaCO3, il se produit une réaction chimique dont l'équation s'écrit : CaCO3(s) +2H3O+aq ---> Ca2+aq + CO2(g) +3H2O(l).
Proposer un argument pour expliquer que la solution détartrante est plus efficace lorsqu'elle est préalablement chauffée.
La température est un facteur cinétique ; la solution contient davantage d'ion
H3O+aq.
Une bouilloire électrique, de puissance électrique P = 1500 W porte 0,40 L d'eau initialement à 18°C à 85°C en Dt =1 min 20 s. ceau = 4,2 kJ kg-1°C-1.
Etablir un bilan énergétique pour la bouilloire et calculer son rendement énergétique.

Puissance utile à chauffer l'eau : meau ceau ( qfin-qinitial) / Dt =0,40 *4,2 103 *(85-18) / (60+20) =1,4 103 W.
Rendement : Putile / Pélectrique =1,4 / 1,5 = 0,93 (93 %).





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