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Annales gratuites Bac Général S spé Phys-Ch : Un vin blanc

Le sujet 1997 - Bac Général S spé Phys-Ch - Chimie - Exercice

LE SUJET

Au cours de l'élaboration d'un vin blanc ou au cours de son stockage, un trouble peut apparaître. Ce trouble, appelé casse ferrique ou casse blanche, constitué d'un précipité de phosphate de fer (III), est peu attrayant et gênant sur le plan gustatif.

Un vin représente un risque de casse lorsque sa teneur globale en élément fer (ions fer (II) et ions fer (III)) dépasse, selon le type de vin, 10 à 20 mg . L^-1. Pour déterminer cette teneur, on utilise ici un dosage spectrophotométrique.

1. Principe du dosage spectrophotométrique.

1.1. Un spectrophotomètre mesure l'absorbance d'une substance colorée. Une fois l'appareil réglé, si la substance étudiée est la seule substance colorée de la solution, l'absorbance est proportionnelle à sa concentration massique.

Ecrire la relation qui existe entre l'absorbance A et la concentration massique C de la substance colorée.

1.2. On réduit les ions fer (III) à l'état d'ions fer (II) par un réducteur approprié, l'hydroquinone à 0.2 %. En présence d'o-phénanthroline, les ions fer (II) réagissent pour donner une solution de couleur rouge. La forme oxydée de l'hydroquinone et l'hydroquinone restante n'absorbent pas à la longueur d'onde utilisée.

* Ecrire la demi-équation électronique de réduction de l'ion fer (III).

* Ne voulant effectuer qu'un seul dosage du vin à étudier, pourquoi opère-t-on une réduction ? C'est ce traitement qu'on appliquera au vin dans la suite pour effectuer son dosage.

2. Préparation de l'échelle de teintes.

On réalise des mélanges à partir d'une solution S contenant 8 mg d'ions fer (II) par litre.

2.1. Les mélanges préparés sont présentés dans le tableau ci-dessous.
Chaque mélange a une teinte différente. Dans tous les cas le volume total du mélange est de 40 cm³.

Mélange numéro	1	2	3	4	5	6	7	8
Solution S (cm³)	20.0	17.5	15.0	12.5	10.0	7.5	5.0	0
Eau distillée (cm³ )	17.0	19.5	22.0	24.5	27.0	29.5	32.0	37.0
Solution d'hydroquinone à 0.2 % (cm³)	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
Réactif o-phénanthroline (cm³)	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0

`FIOLE`		PIPETTE ERLENMEYER		BURETTE JAUGEE		EPROUVETTE GRADUEE		BECHER GRADUE		FIOLE JAUGEE
B₁	125 mL	C₁	1 mL	D₁	10 mL	E₁	10 mL	F₁	50 mL	G₁	25 mL
B₂	250 mL	C₂	2 mL	D₂	25 mL	E₂	25 mL	F₂	100 mL	G₂	50 mL
B₃	500 mL	C₃	5 mL	D₃	50 mL	E₃	50 mL	F₃	250 mL	G₃	100 mL

* Indiquer la verrerie qu'il faut utiliser pour préparer les mélanges afin de respecter la précision attendue. Choisir les réponses parmi le matériel proposé dans l'annexe et le nommer.

* Comment évolue la teinte des solutions du mélange n°1 au mélange n°8 ?

2.2. Calculer la concentration massique en ions fer (II) dans le mélange n°4.

3. Le dosage spectrophotométrique

On mesure l'absorbance A des différentes solutions préparées. Les résultats sont reportés sur le graphe de l'annexe où C représente la concentration massique en ions fer (II) dans les mélanges.

Pour effectuer le dosage du vin étudié, on prépare le mélange M suivant :
20.0 cm³de vin blanc à tester ;
17.0 cm³d'eau distillée ;
1.0 cm³de solution d'hydroquinone à 0.2 % ;
2.0 cm³de réactif o-phénanthroline.
L'absorbance A_vinde la solution préparée à partir du vin blanc est égale à 0.45.

3.1. Déterminer graphiquement la concentration massique des ions fer (II) dans le mélange. Expliquer brièvement comment vous avez opéré.

3.2. En déduire la concentration massique totale des ions fer (II) et fer (III) dans le vin blanc étudié et dire si celui-ci peut subir la casse ferrique.

ANNEXES

Courbe A = f (C)

LE CORRIGÉ

I - DONNEES DU PROBLEME

C₀ : concentration massique initiale en ions fer II.
C_m : concentration massique en ions fer II dans les mélanges.
v₀ : volume de solution S prélevé.
V : volume total du mélange.

II - RESOLUTION LITTERALE

1. Principe du dosage

1.1. A = k.C avec k coefficient de proportionnalité dépendant de la longueur d'onde.

1.2. * Fe³⁺ + 1e^- ® Fe ²⁺

* La réduction permet de retrouver l'élément fer sous une seule forme, l'ion fer II qui donne une solution rouge avec l'o-phenanthroline.

2. Préparation de l'échelle de teintes

2.1. * Solution d'hydroquinone pipette jaugée 1 mL
Solution S burette graduée 25 mL
Eau distillée burette graduée 50 mL
Réactif o-phenanthroline pipette jaugée 2 mL
* La teinte sera de en plus pâle car la concentration diminue du mélange 1 au mélange 8.

2.2.

3. Dosage spectrophotométrique

3.1. On trace la droite A = f(C), puis on répère sur cette droite le point correspondant à A = 0,45.

L'ordonnée de ce point est 2,25.

La concentration massique en ions fer II du mélange est donc 2,25 mg.L^-1

3.2. D'après 2.1. on a or C₀< 10 mg.L^-1 . Il n'y aura pas de casse ferrique.

III - RESULTATS NUMERIQUES

1. 1.   Voir II
1.2.    Voir II

2.1.    Voir II
2.2.    C_m = 2,5 mg.L^-1

3.1.    Voir II
3.2.    C₀= 4,5 mg.L^-1

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