Aspartame, eau de Javel, masse volumique, pression, écoulement bac SMS Antilles 2005.

Aspartame. L’aspartame est un édulcorant dont l’hydrolyse acide suivie d’une neutralisation donne trois corps. L’acide aspartique et la phénylalanine appartiennent à une même famille chimique, laquelle ? Un acide a-aminé possède un groupe amine et un groupe acide carboxylique portés par le même atome de carbone. Justifier la réponse précédente en entourant et en nommant dans la formule recopiée de la phénylalanine les groupes fonctionnels caractéristiques.   Recopier la ou les formules des molécules ci-dessus possédant un atome de carbone asymétrique. Indiquer celui-ci par un astérisque (*). Représenter la molécule de D-phénylalanine en projection de Fischer. On veut préparer un dipeptide en faisant réagir ensemble la molécule d’acide aspartique et celle de phénylalanine. Écrire l’équation d’une réaction possible. Nommer le dipeptide obtenu en utilisant les abréviations Asp pour l’acide aspartique et Phe pour la phénylalanine. Asp- Phe.( on écrit en premier l'acide aminé qui engage sa fonction acide carboxylique. Le méthanol formé lors de l’hydrolyse acide est un corps toxique. Calculer la masse maximale de méthanol susceptible d’être libérée par un litre de boisson contenant 1,7.10-3 mol d’aspartame sachant qu’une mole d’aspartame donne une mole de méthanol. Donnée : Masse molaire du méthanol M = 32 g.mol-1 m = n*M = 1,7 10-3*32 =0,054 g = 54 mg. Expliquer pourquoi il faut bloquer l’hydrolyse de l’aspartame par du citrate de sodium dans une telle boisson. L'ion citrate ayant des propriétés basiques, la boisson ne sera pas une solution acide : l'hydrolyse de l'aspartame ne s'effectue pas en milieu basique. L'eau de Javel. L’eau de Javel s’obtient par réaction du dichlore sur une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium. L’équation de cette réaction s’écrit : Cl2 + 2 ( Na+ + OH-) = 2 Na+ + Cl- + ClO- + H2O Donner le nom de chaque ion présent en solution dans l’eau de Javel. Na+ : ion sodium ; Cl- : ion chlorure ; ClO- : ion hypochlorite. Cette réaction de fabrication de l’eau de Javel est une réaction d’oxydoréduction. Écrire les deux couples redox mis en jeu sachant que les ions Na+ n’interviennent pas dans la réaction. Cl2 / Cl-. et ClO-/Cl2. Un berlingot de 250 mL d’eau de Javel a un degré chlorométrique valant 48° chl. Définir le degré chlorométrique d’une eau de Javel. On appelle degré ou titre chlorométrique d'une eau de Javel le volume de dichlore, mesuré en litres dans les conditions normales de température et de pression, nécessaire à la fabrication d'un litre de cette eau de Javel. Quel est le volume de dichlore dans les conditions normales de température et de pression nécessaire pour préparer ce berlingot de 250 mL ? Pour 1000 mL = 1 L d'eau de Javel, il faut 48 L de dichlore. Or 250 mL = 1/4 L d'où : 48 :4 = 12 L. L’eau de Javel est utilisée comme désinfectant grâce à ses propriétés oxydantes. Quel est l’ion responsable des propriétés désinfectantes de l’eau de Javel ? ClO-, ion hypochlorite. Pour mettre en évidence ces propriétés oxydantes, on fait réagir de l’eau de Javel sur une solution de sulfate de fer II. Compléter l’équation ci-dessous correspondant à cette réaction. Les ions sulfate et sodium qui ne réagissent pas ne figurent pas dans l’équation 6 Fe2+ + 3 ClO- + 3 H2O = 2 Fe(OH)3 + 4 ……. + 3 ………..   Bilan de matière sur le chlore : 6 Fe2+ + 3 ClO- + 3 H2O = 2 Fe(OH)3 + 4 ……. + 3 Cl-.   Bilan de matière sur le fer et bilan des charges : 6 Fe2+ + 3 ClO- + 3 H2O = 2 Fe(OH)3 + 4 Fe3+ + 3 Cl-.   Masse volumique, pression et écoulement. Les 3 parties sont indépendantes. Un jardinier amateur a installé une cuve à proximité de sa cabane à outils. Il récupère l’eau de pluie tombant sur la toiture et dispose ainsi d’une réserve d’eau pour arroser les plantes cultivées. Il a également placé 2 robinets pour utiliser cette eau : au pied de la cuve (position B) et au bout de son jardin (position C). Les deux robinets sont dans le même plan horizontal. Données : Masse volumique de l’eau : r =1000 S.I ; intensité de la pesanteur : g = 9,8 N.kg-1. 1ere partie : La masse volumique r est definie par la relation : r = m / V. Identifier les termes m et V. Préciser leur unité dans le Système International. m : masse en kg ; V : volume m3 ; r : kg m-3. La cuve possède une capacité maximale de 1200 litres. Calculer la masse stockée lorsque la cuve est totalement remplie. (1 m3 = 1000 L) m=r . V = 1000*1,2 = 1200 kg. 2eme partie : L'eau stockée dans la cuve occupe un volume correspondant a une hauteur h = 1,4 m. Il s'agit également de la dénivellation entre la surface de l'eau (point A) et le robinet (point B). La loi fondamentale de la statique des fluides donne la différence de pression Dp entre 2 positions dans un liquide au repos : D p = r.g.h. Calculer la différence de pression D p entre les points A et B. Dp = 1000*9,8*1,4 =13720 ~ 1,4 104 Pa. En quelle position la pression est-elle la plus élevée : point A ou point B ? Dans un liquide homogène, la pression est la plus élevée au point le plus bas : B. Sachant que la pression de l’eau au point A est égale à la pression atmosphérique de valeur pA = 1013.102 Pa, calculer la pression pB de l’eau au robinet au point B. pB-pA = 13720 ; pB= pA+ 13720= 1013.102 +13720 =1150 102 Pa.   3ème partie : On s’intéresse maintenant à l’utilisation du deuxième robinet (point C) situé au bout du jardin. Du fait de l’écoulement de l’eau dans la canalisation de B vers C, la pression de l’eau au second robinet sera-t-elle supérieure ou inférieure à celle du premier robinet ? Le jardinier parvient à remplir un arrosoir de volume V = 10 litres en une durée de 50 secondes. Montrer que le débit vaut : D = 0,2.10-3 m3.s-1. débit ( m3.s-1) = volume (m3) / durée (s) D= 10 10-3 / 50 = 0,2.10-3 m3.s-1. La canalisation possède une section constante de surface S = 4.10-4 m². On suppose que l’écoulement de l’eau y est laminaire. Donner l’expression du débit D en fonction de la vitesse moyenne d’écoulement vM et de la surface de la section S. D= vM.S. A partir de la valeur du débit donné à la question précédente, déterminer la vitesse moyenne d’écoulement vM de l’eau dans la conduite. vM = D/S = 0,2.10-3 /4 10-4 = 0,5 m/s.

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