Physique - Chimie :
Les baccalauréats
Bac S 2013 Amérique du nord corrigé

Corrigé du bac Physique - Chimie
S 2013 Amérique du nord

EXERCICE I :

ASPIRINE ET PRÉVENTION CARDIOVASCULAIRE

1. Synthèse de l’aspirine

1.1. Obtention de l’aspirine :

1.1.1.
a) Quantité de matière d’anhydride éthanoïque introduite :

On a introduit un volume V = 14.0 mL d’anhydride éthanoïque.

ρ = m/V soit m = ρ V
n = m/M = ρ V/M
ρ en g.L-1 et V en L:

n = 1.082 x 10³ x 14.0 x 10^-3 /102 = 0.149.

n = 0.149 mol d’anhydride éthanoïque.

b) Quantité de matière d’acide salicylique introduite :

On a introduit une masse m’ = 10.0 g d’acide salicylique.

n' = m'/M' = 10.0/138 = 7,25 x 10^-2.

n'= 7.25 x 10^-2 mol d'acide salicylique.

c) Réactif limitant :

• Lorsque les coefficients stœchiométriques sont égaux à 1 , il est plus simple d'utliser la méthode suivante:

n’ < n et comme une mole d’anhydride éthanoïque réagit avec une mole d’acide salicylique, le réactif limitant est alors l’acide salicylique.

L’anhydride éthanoïque est introduit en excès.

• On peut aussi utiliser un tableau d’avancement.

équation chimique :

acide salicylique + anhydride
aspirine + acide éthanoïque

Molarité initiale	n	n'	0
Variation = avancement	- x	- x	+ x
Molarités finales	n – x_max	n' - x_max	x_max

Si l’acide salicylique est limitant, alors n’ – xmax = 0, donc n’ = xmax.

Si l’anhydride éthanoïque est limitant alors n – xmax = 0 donc n = xmax.

Le réactif limitant est celui qui conduit à la valeur de l’avancement maximal la plus faible : n’ < n

Il s’agit donc de l’acide salicylique et l’anhydride éthanoïque est en excès.

1.1.2. D’après l’équation de la réaction, une mole d’acide salicylique fournit une mole d’aspirine.

Or on dispose de n’ mole d’acide salicylique, il se formera n’ mole d’aspirine.

m(aspirine) = n’. M(aspirine)

m(aspirine) = 7.25 x 10^-2 x 180 = 13.0 g.

1.2 Suivi par chromatographie :

1.2.1.

Sur une plaque pour CCM on va déposer différents prélèvements afin de s’assurer de la formation de l’aspirine.

On trace sur la plaque, orientée en portrait, un trait à 1 cm du bord inférieur afin d’y effectuer les dépôts.

On dépose deux témoins à l’aide d’un capillaire : l’acide salicylique pur et l’aspirine du commerce.

On effectue ensuite les cinq dépôts correspondants aux prélèvements effectués dans le mélange réactionnel.

On dépose la plaque pour CCM dans la cuve à chromatographie avec l’éluant. On attend que le front du solvant monte suffisamment.

On révèle ensuite sous UV ou dans le permanganate de potassium.

1.2.2. Si le système réactionnel est dans son état final, tout l’acide salicylique doit être consommé. Sur le chromatogramme, il n’y aura plus de tâche correspondant à celle de l’acide salicylique, par contre on aura formé de l’aspirine.

On doit obtenir une tache à la même hauteur que celle obtenue avec l’aspirine du commerce.


2. Analyse spectrale des espèces chimiques intervenant dans la synthèse de l’aspirine

2.1. Spectre RMN de la molécule d’aspirine.

2.1.1.

2.1.2. Carbone « a »

Le carbone voisin du carbone « a » ne possède pas d’atomes d’hydrogène, donc les atomes d’hydrogène liés au carbone « a » correspondent à un singulet.

Carbone « b » Le carbone « b » a deux carbone voisins, l’un porteur d’un atome d’hydrogène, l’autre n’en portant pas.
Donc l’hydrogène du carbone « b » correspond à un doublet.



2.2. Spectre IR de la molécule d’acide éthanoïque.

2.2.1.



2.2.2.



Le spectre IR1 correspond à celui de l’acide éthanoïque et le spectre IR2 à celui du méthanoate de méthyle.

3. Dosage d’un sachet d’aspirine

3.1. HA(aq) + HO-(aq) A-(aq) + H2O(l)

3.2. À l’équivalence d’un titrage, les réactifs sont introduits dans les proportions stœchiométriques : n(HA)présente = n(HO-)versée n(HA)présente = cB.VE dans VA = 100,0 mL de solution Soit n(HA) la quantité d’aspirine présente dans le sachet donc dans 500 mL de solution, on a n(HA) = 5. n(HA) présente. mexp = n(HA).M-aspirine mexp = 5. cB.VE.M-aspirine mexp = 5 x 1.00 x 10^-2 × 10.7 x 10^-3 x 180 = 9.63 x 10^-2 g = 96.3 mg

3.3



3.4. L’encadrement obtenu ne comprend pas la valeur de 100 mg mentionnée sur le sachet d’aspirine.

L’écart observé peut être dû à l'une des explications suivantes:

• l’élève aurait dû rincer le sachet avec de l’eau distillée afin d’être certain de récupérer toute l’aspirine solide ;
• à la non dissolution totale de l’aspirine dans la solution ;
• à une mauvaise lecture du volume de 500,0 mL sur la fiole jaugée ;
• à une mauvaise détermination du volume équivalent VE (changement de coloration difficile à repérer, mauvaise lecture sur la burette) ;
• erreur dans le prélèvement du volume VA à doser.

4. Autre forme de l’aspirine, moins agressive pour l’estomac

4.1. Établissons le diagramme de prédominance de l’aspirine :



Dans l’estomac, à pH = 2, l’aspirine prédomine. 4.2.1. Formule semi-développée de l’ion acétylsalicylate :



4.2.2. La catalgine est soluble dans l’eau car elle ne contient pas d’acide acétylsalicylique (aspirine) mais des ions acétylsalicylate. 4.2.3. A-(aq) + H3O+ (aq) HA(s) + H2O(l) Ion acétylsalicylate Aspirine