l'eau oxygénée (6 points)- savon de Marseille (6 points)

- pression et écoulement (8 points)

d'après bac SMS 2004 Calculatrice autorisée

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eau oxygénée :

L'eau oxygénée est une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène de formule H2O2. A température ordinaire, le peroxyde d'hydrogène se décompose lentement selon l'équation-bilan : H2O2+ H2O2----> 2 H2O + O2.

  1. Recopier l'équation de la réaction en nommant les produits formés
    - Préciser les deux couples redox intervenant.
    - Quel nom particulier est donné à cette réaction d'oxydo-réduction ?
  2. Sur l'étiquette d'un flacon d'eau oxygénée, le titre T en volumes a été effacé. Un dosage va permettre de le retrouver en déterminant au préalable la concentration molaire C du peroxyde d'hydrogène.
    - On dose la solution de peroxyde d'hydrogène avec une solution violette de permanganate de potassium. Les deux demi-équations électroniques sont les suivantes :
    MnO4- + 5e- + 8H+ = Mn2+ +4H2O
    H2O2= O2+2H++2e-.
    En déduire l'équation-bilan du dosage.
    On rappelle que dans une équation-bilan ne doivent pas figurer d'électrons "e -".
    - Recopier succinctement le schéma du dispositif de dosage en indiquant les noms des solutions et des matériels utilisés :

     

  3. Définir l'équivalence d'un dosage.
  4. La concentration du peroxyde d'hydrogène se détermine à partir du volume de permanganate versé à l'équivalence par la relation : CH2O2 = 2,5 CMnO4- Véqui/ VH2O2.
    Données :CMnO4- = 0,02 mol/L ; Véqui = 10,7 mL ; VH2O2 = 10 mL
    - Calculer la concentration CH2O2 en peroxyde d'hydrogène.
    - Le titre T se calcule par la relation T = 11,2 . CH2O2
    - Calculer T pour CH2O2 = 5,4 10-2 mol/L

 


corrigé
H2O2+ H2O2----> 2 H2O (eau) + O2 ( dioxygène)

Couples redox mis en jeu lors de la transformation chimique :

forme oxydante forme réductrice

H2O2 / H2O

O2 / H2O2

Le peroxyde d'hydrogèneH2O2 joue à la fois le rôle d'oxydant et le rôle de réducteur : la réaction d'oxydoréduction est donc une dismutation.

l'équation-bilan du dosage :

2 fois {MnO4- + 5e- + 8H+ = Mn2+ +4H2O}
5 fois { H2O2= O2+2H++2e-}

______________________________________________

2 MnO4- + 6 H+ + 5 H2O2----> 2 Mn2+ + 8 H2O + 5 O2

A l'équivalence d'un dosage, les réactifs sont introduits dans les proportions stœchiométriques.

concentration en peroxyde d'hydrogène de l'eau oxygénée :

CH2O2 = 2,5 CMnO4- Véqui/ VH2O2.
CH2O2 = 2,5*0,02*10,7 /10 = 5,35.10-2 mol./L

Le titre de l'eau oxygénée : T = 11,2 x 5,4 x 10-2= 0,6 volume.





Le savon de Marseille

Le savon de Marseille est fabriqué à partir d'huile d'olive qui contient l'oléine de formule chimique :

  1. Recopier la formule de l'oléine puis entourer et nommer les 3 groupes fonctionnels identiques de cette molécule.

    Pourquoi qualifie-t-on l'oléine de triglycéride ?

  2. La saponification
    Dans un grand chaudron, l'huile contenant l'oléine est mélangé avec de la soude. On obtient après chauffage du savon et du glycérol. Le glycérol a pour formule :

    - Recopier la formule du glycérol puis entourer et nommer la fonction chimique porté par ce composé.
    - La réaction de saponification est-elle partielle ou totale ?

  3. Le relargage
    Cette opération consiste à séparer le mélange obtenu après saponification en 2 phases : une phase aqueuse et une phase solide constituée par le savon appelé oléate de sodium de formule : C17H33-COO- + Na+.
    - Le glycérol est-il soluble dans la phase aqueuse c'est à dire dans l'eau ?
    - Recopier la formule de l'ion oléate et indiquer où se situe la partie hydrophile et la partie hydrophobe de cet ion.
    -Montrer que la masse molaire du savon est M = 304 g.mol-1.
    - Sachant qu'une mole d'oléine permet d'obtenir trois moles de savon, calculer la masse m du savon formé si la quantité d'oléine introduite dans le mélange réactionnel était : n0 = 1000 mol.
    Données : Masses molaires en g.mol -1 :C : 12 ; H : 1 ; O : 16 ; Na : 23
 

corrigé

La molécule d'oléine comporte 3 groupes fonctionnels identiques ester.

L'oléine est un triglycéride car c'est un triester formé à partir d'un acide gras et du glycérol..

La molécule de glycérol possède 3 groupes fonctionnels : deux groupes alcool primaire et un groupe alcool secondaire.

La réaction de saponification est lente mais totale.

le glycérol est soluble dans la phase aqueuse.

l'ion oléate : la partie hydrophile est le groupe -COO- et la partie hydrophobe est la chaine carbonée C17 H33-.

Masse molaire du savon : C17H33-COO- + Na+.

M = 18 x 12 + 33 +2 x 16 + 23= 304 g.mol-1.

(1 mole) d'oléine conduit à (3 moles) de savon donc

n0 = 1000 moles d'oléine conduisent à 3 n0 = 3000 moles de savon.

masse de savon obtenue : = 3000* 304 =912 000 g = 912 kg.



pression et écoulement

Une personne hospitalisée peut déambuler dans un couloir en emmenant avec elle une perfusion contenant un volume V = 0,5 L d'eau glucosée suspendue à un crochet adapté à un support mobile. On rappelle que 1L = 10-3 m3.

  1. Définir la masse volumique r d'un corps en précisant les unités du système international.
    - Montrer que la masse volumique r de la solution d'eau glucosée de volume V = 0,5 L et de masse m = 0,525 kg est r = 1 050 kg.m-3.
  2. La perfusion nécessite d'introduire dans la veine au point A un cathéter relié par un tube au flacon diffuseur.
    - La tension veineuse T représente la différence de pression entre les points A et B (voir schéma) : T = 60 mm de mercure. Montrer que la tension veineuse T en pascals vaut pratiquement T = 8 000 Pa. On rappelle que 1 mm de mercure est équivalent à 133,3 Pa.
    -Calculer la hauteur minimale h entre le point B situé à la surface libre de la perfusion et le point d'injection A pour que le liquide puisse pénétrer dans la veine. On rappelle la loi de la statique des fluides : T =r .g.h avec g = 10 N.kg-1 (intensité de la pesanteur)
  3. Le débit volumique D de la perfusion vaut D = 4.10-8 m3.s-1. La section du cathéter est S = 4.10-6 m2 . Quelle est la vitesse d'écoulement v de l'eau glucosée ?

 


corrigé
r= m/ V

m = masse du corps (en kilogramme : kg)

V = volume du corps (en mètre cube : m3)

r = masse volumique du corps (en kilogramme par mètre cube : kg.m-3).

r =0,525 / 5 10-4 = 1050 kg m-3.


tension veineuse T = 60 mm de mercure.

Or 1 mm de mercure est équivalent à 133,3 Pa

donc T = 60* 133,3 = 8000 Pa.

loi de la statique des fluides : T =r g h

hauteur minimale h entre les points B et A, pour que le liquide puisse pénétrer dans la veine :

hmini = T / ( g h) = 8000 / (1050*10) = 0,76 m.


débit volumique D de la perfusion : D = section (m2) * vitesse (m/s)

v = 4 10-8 / 4 10-6 = 0,01 m/s.



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