Aurelie janvier 2001


la vigne et le vin

 d'après olympiades 99 Nantes

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concentration

titre massique

iodomètrie

La vigne nécessite des traitements, particulièrement celui du mildiou, par le sulfate de cuivre II. Le sulfate de cuivre II est un composé du cuivre très utilisé, il cristallise avec n molécules d'eau. Sachant qu'une solution S à 10 g./L de sulfate de cuivre hydraté (CuS04 n H2O ) contient 0,04 mol d'ions Cu2+, Cu : 63,6 g/mol ; S : 32 g/mol ; O : 16 g/mol

  1. Déterminez le nombre de mole(s) présent dans 25 mL de S.
  2. Déterminer la masse de sulfate de cuivre hydraté contenue dans une solution à 100g/L.
  3. En déduire le nombre x de mole(s) d'eau dans ces 100 g.
  4. Calculer le nombre n de mole(s) d'eau de cristallisation.
  5. Écrire la formule du sulfate de cuivre hydraté.
  6. Le dosage des ions Cu2+de la solution de sulfate de cuivre II est suivi par iodométrie. Sur un volume de 25 mL de solution à doser, on fait réagir un excès de solution d'iodure de potassium afin que la totalité des ions Cu2+ réagisse. Le bilan est : 2 Cu2+ + 4I- --> I2 + 2 CuI. Noter la couleur de la solution . Quelle est l'espèce responsable de cette couleur ?
  7. On dose le diiode formé par une solution de thiosulfate de sodium Na2S2O3 à 0,1 moI.L-1.Par quel changement de couleur peut-on visualiser l'équivalence? Pour mieux visualiser l'équivalence on ajoute un indicateur de fin de réaction. Donner son nom. Donner le virage observé.
  8. Sachant que la chute de burette est de 12 mL, quelle est la concentration molaire volumique de la solution dosée ?
  9. Donner son titre massique.

 


corrigé


0,04 *0,025 = 10-3 mol ion Cu2+ dans 25 mL

la solution à 100g/L est 10 fois plus concentrée que la solution précédente :

elle contient 0,4 mol d'ion Cu2+.

masse molaire sulfate de cuivre : 159,5 g/ mol

masse CuSO4 : 159,5*0,4 = 63,8 g donc 100-63,8 = 36,2 g d'eau ou 2 mol.

2,5 fois{0,4 mol CuSO4 et 2 mol d'eau}

CuSO4, 5H2O.


La solution est initialement bleue (Cu2+) et brune (I2) après réaction

lors du dosage du diiode, la coloration brune disparaît à l'équivalence.

En présence d'empois d'amidon le diiode donne une coloration violette presque noire. A l'équivalence cette coloration violette noire disparaît :

I2+ 2S2O32- --> 2I- +S4O62-.

Quantité de matière (mmol) :

thiosulfate à l'équivalence : 0,1*12 =1,2 mmol

I2 formé : 1,2 / 2 =0,6 mmol

ion Cu2+ : 1,2 mmol dans 25 mL

[Cu2+]=1,2/25 = 0,048 mol/L

0,048*63,5 =3,048 g Cu2+/L

0,048*159,5 = 7,65 g CuSO4 /L 


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dosage de l'éthanol

degré d'un vin

Les vendanges ont été bonnes. Le vin est tiré. Le vin provient de la fermentation du jus de raisin grâce à des levures présentes dans la pellicule du fruit. Cette fermentation consiste essentiellement en l'oxydation du glucose ( C6H12O6) en éthanol et en dioxyde de carbone. On retrouve aussi des substances présentes initialement dans le raisin.
- des acides organiques : acide tartrique , acide citrique
- des composés phénoliques qui interviennent dans la coloration des vins rouges : anthocyanes et tanins - du dioxyde de soufre ( surtout dans les vins blancs)
- des sucres : glucose , fructose , galactose.
- des éléments métalliques: fer , cuivre à l'état d'ions.

Dosage de l'éthanol

Protocole opératoire: On place dans un ballon rodé 20mL de vin, 200mL d'eau distillée, on distille ce mélange 30 min et on obtient 50mL de distillat "on verse ce dernier dans une fiole jaugée de 250 mL et on complète avec de l'eau distillée, cette solution est notée S1.

  1. Anoter le schéma de distillation .
  2. On mélange 10 mL de la solution S1 avec 20mL (V2) d'une solution de dichromate de potassium (2K+,Cr2O72-)de concentration C2 = 0,115 mol.L-1 et 10mL d'acide sulfurique concentré; on laisse reposer le mélange 20min. Après le temps de repos on dose l'excès de dichromate de potassium par une solution de sel de Mohr, de formule FeSO4,(NH4)2 SO4,6H2O.de concentration C1=0,7 mol.L-1. Le volume équivalent est déterminé par le changement de couleur d'un indicateur coloré: le diphénylamine sulfonate de baryum. La solution passe alors du violet au vert pour un volume de titrant versé V1= 10,3 mL.

Analyses :

  1. Écrire l'équation bilan la réaction de formation de l'éthanol à partir du glucose:.
  2. Pourquoi procède-t-on à une distillation avant le dosage de l'éthanol ?
  3. Écrire la réaction d'oxydation de l'éthanol, par le dichromate de potassium en acide éthanoïque données: Cr2O72- / Cr3+ : 1,33 V ; Fe3+/ Fe2+ : 0,77 V ; CH3COOH /CH3CH2OH : 0,035V; CH3CHO/CH3CH2OH = 0,19V
  4. A quoi sert l'acide sulfurique ? Donner sa formule
  5. Calculer la masse de dichromate de potassium dissoute par litre, dans la solution de concentration C2 = 0,115 mol.L-1. K : 31 g/mol ; Cr : 52 g/mol ; O : 16 g/mol
  6. Si le dichromate de potassium était en défaut par rapport à l'éthanol , quel serait le produit d'oxydation de l'éthanol?
  7. Pourquoi attendre 20min avant de procéder au dosage?
  8. Quels sont les différents ions contenus dans le sel de Mohr solide?
  9. Écrire la réaction entre le dichromate de potassium en excès et les ions ferreux de la solution de sel de Mohr.
  10. Donner la relation liant la quantité de matière de l'éthanol présent dans les 10mL prélevés de la solution S1 et les variables C1,V1,C2,V2.
  11. Calculer cette quantité de matière.
  12. Calculer la quantité de matière puis la concentration en éthanol, contenu dans l'échantillon de vin initial. (densité éthanol :0,8).
  13. La teneur en alcool d'un vin est exprimée par son pourcentage en volume, c'est à dire par le volume d'éthanol liquide (mesuré en litres à 20°C) dissous dans un volume de 100 litres de mélange étudié, déterminer le pourcentage volumique en éthanol pour ce vin ( ou degré du vin)

corrigé


(1) thermomètre; (2) colonne Vigreux; (3) ballon; (4) chauffe ballon;

(5) réfrigérant à eau; (6) élévateur à croisillon

oxydation du glucose : C6H12O6 --> 2CO2+2C2H5OH

la distillation permet de séparer l'éthanol des autres constituants du vin.

2 fois{Cr2O72- +14H+ + 6e- --> 2Cr3+ +7H2O }réduction

3 fois{ C2H6O +H2O--> C2H4O2 +4e-+4H+ } oxydation

2Cr2O72- +16H+ +3C2H6O --> 3C2H4O2+4Cr3+ +11H2O (1)

l'acide sulfurique H2SO4 est l'un des réactifs.

masse de dichromate dissoute dans 1 L de solution

masse molaire 2*39+2*52+7*16=292 g/mol

292*0,115 = 33,6 g.


oxydant en défaut : l'éthanol conduit à l'aldehyde, l'éthanal

au bout de 20min, (oxydant en excès) tout l'alcool est oxydé en acide éthanoïque.

le sel de Mohr solide contient les ion Fe2+, NH4+, SO42-.

6Fe2+--> 6Fe3++6e- oxydation

Cr2O72- +14H+ + 6e- --> 2Cr3+ +7H2O réduction

Cr2O72- +14H+ +6Fe2+--> 6Fe3++2Cr3+ +7H2O (2).

quantités de matière :

ion fer II : C1V1 mmol

ion dichromate en excès : C1V1 / 6

ion dichromate total : C2V2

ion dichromate ayant réagi avec l'alcool : C2V2 -C1V1 / 6

alcool : 1,5(C2V2 -C1V1 / 6).

1,5 (0,115*20-0,7*10,3/6)= 1,65 mmol d'alcool dans 10 mL de S1.

1,65*25 =41,25 mmol alcool dans 250 mL S1ou dans 20 mL vin

[alcool]=41,25/20= 2,06 mol /L

masse d'alcool : 46*2,06 = 94,8g/L

masse volumique éthanol : 0,8 g/mL

volume alcool: 94,8 / 0,8 =118,4 mL alcool dans 1L de vin ou 11,8°.



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