acide lactique ; alcène ; énergie de liaison concours kiné Ceerrf 2008

L''acide lactique CH3-CHOH-COOH est présent dans le sang à une concentration de l'ordre de 100 mg/L chez un individu sain au repos. Cette concentration augmente en cas d'effort musculaire intense. Par exemple chez un athlète qui vient de courir un 800 m, la concentration peut dépasser les 2 g/L. Certains athlètes font des analyses sanguines toutes les 2 à 3 semaines. Si à performance égale, la concentration en acide lactique dans le sang diminue, alors l'athlète pourra courir plus vite sans produire plus d'acide lactique. Il y a deux mois, un athlète a mesuré la concentration en acide lactique de son sang après un 800 m. Elle était de 1,90 g/L. Aujourd'hui il veut se refaire tester dans les mêmes conditions. On lui prélève V = 1,00 mL de sang et on en extrait la totalité de l'acide lactique. Cet acide est introduit dans une fiole jaugée de 50,0 mL contenant un peu d'eau distillée. On agite jusqu'à dissolution complète. On complète la fiole jaugée avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge. On appelle S la solution obtenue. On réalise le dosage du volume V1 = 50,0 mL de la solution S par une solution aqueuse de soude de concentration molaire c1 = 1,00 10-3 mol/L. L'équivalence est atteinte pour un volume de solution de soude VE= 20,0 mL. On donne la constante d'équilibre de la réaction entre les ions hydroxydes et l'acide lactique : K= 1,3 1010 à 25°C. Ecrire la formule semi-développée de la base conjuguée de l'acide lactique. Ecrire l'équation de la réaction de dosage. CH3-CHOH-COOH + HO- = CH3-CHOH-COO- + H2O. Rappeler la valeur du pKa du couple H2O/HO- à 25 °C. pKe = 14.   Etablir l'expression de la constante d'acidité du couple acide lactique / ion lactate en fonction de la constante d'équilibre K puis calculer sa valeur à 25°C. K = [CH3-CHOH-COO-] / ([CH3-CHOH-COOH][HO-] ) Or pour le couple acide / base : acide lactique / ion lactate, CH3-CHOH-COOH +H2O = CH3-CHOH-COO-+ H3O+. Ka = [CH3-CHOH-COO-] [H3O+] / [CH3-CHOH-COOH] soit [CH3-CHOH-COO-] / [CH3-CHOH-COOH] = Ka /[H3O+] Repport dans l'expression de K : K = Ka /( [H3O+][HO-] ) = Ka / Ke = Ka / 10-14. Ka = 10-14 K = 10-14 *1,3 1010 = 1,3 10-4 . Calculer la valeur du pKa du couple acide lactique / ion lactate. pKa = - log Ka = - log (1,3 10-4) = 3,9. Peut-on considérer que la transformation chimique réalisée lors du dosage est totale ? Justifier. K est très grand : la transformation est totale. Etablir l'expression de la concentration molaire en acide lactique de la solution S en fonction des données. A l'équivalence les quantités de matière des réactifs mis en présence sont en proportions stoechiométriques ; V1CA = C1VE ; CA = C1VE / V1 = 1,00 10-3 * 20 / 50 = 4,00 10-4 mol/L Etablir l'expression de la concentration massique en acide lactique dans le sang puis la calculer. C1VE mol d'acide lactique dans V = 1,00 mL de sang soit C1VE / V mole d'acide lactique par litre de sang. Masse molaire de l'acide lactique : MA = 90,0 g/mol Concentration massique ( g/L) = MA C1VE / V = 90*1,00 10-3 * 20 = 1,8 g/L. L'entraînement subit par l'athlète depuis deux mois lui a t-il permis d'augmenter son potentiel ? Justifier. Cette valeur est inférieure à la concentration mesurée deux mois auparavent : l'athlète a donc augmenté son potentiel. A performance égale, la concentration en acide lactique dans le sang a diminué : l'athlète pourra courir plus vite sans produire plus d'acide lactique. Aspect expérimental : Lors de la préparation de la solution S un étape a été oubliée. La décrire. Après avoir complétéla fiole jaugée avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge, il faut agiter la solution afin de la rendre homogène. Dans quel instrument place t-on les 50,0 mL de la solution S pour la titrer ? Donner son nom et le schématiser. Erlenmeyer : Avec quel instrument ajoute t-on la solution de soude ? Donner son nom et le schématiser. Burette graduée :   Hydrocarbure gazeux. On considère un alcène gazeux, noté A, de masse molaire MA= 56,0 g/mol. Données : Vm = 22,4 L/mol ; masse molaire de l'éthane M= 30,0 g/mol. En déduire sa formule brute. Formule brute d'un alcène : CnH2n avec n entier. MA = 12 n + 2n = 14 n = 56 d'où n =4 ; C4H8. On mélange une certaine quantité de cet alcène avec de l'éthane de manière à avoir un volume gazeux V= 3,36 L dans les conditions normales de température et de pression. On ajoute à ce mélange gazeux une masse m = 0,20 g de dihydrogène. En présence de platine, il se produit une réaction qui, une fois terminée, laisse un volume gazeux V' = 4,48 L dans les mêmes conditions de température et de pression. Ecrire l'équation de la réaction qui a eu lieu en utilisant les formules brutes. C4H8 + H2 = C4H10. Montrer que l'hydrogène a été introduit en excès. Quantité de matière (mol) du mélange initial éthane et alcène : volume (L) / volume molaire (L/mol) n = V/Vm = 3,36/22,4 = 0,15 mol. n(H2) = m/M(H2) = 0,2/2 = 0,1 mol. On note : a : quantité de matière éthane ; b : quantité de matière alcène. a+b = 0,15 (1). Quantié de matière finale éthane + autre(s) gaz = V'/Vm = 4,48/22,4 = 0,20 mol. A partir de b mol d'alcène on obtient b mol d'un alcane C4H10 : a+b +nH2 fin = 0,2 soit nH2 fin =0,05 mol ( excès H2) et nH2 ayant réagi avec b = b =0,05 mol. Déterminer la composition massique du mélange initial d'hydrocarbures. b = 0,05 mol d'alcène soit 0,05*56 = 2,8 g. a = 0,1 mol d'éthane C2H6 soit 0,1*30 = 3 g. L'hydratation de l'alcène a conduit à la formation d'un seul alcool. En déduire la formule semi-développée de l'alcène et son nom. Cet alcène donne t-il lieu à une isomérie de type Z E ? Si oui donner les formules semi-développées des isomères et les nommer, si non justifier. "Un seul alcool" : les deux atomes de carbone doublement liés portent donc les mêmes substituants. On considère la réaction de combustion de cet alcène A en présence de dioxygène en excès. Notons E l'énergie molaire de combustion de A, c'est à dire l'énergie dégagée par la combustion d'une mole de cet alcène . On précise que pour la combustion d'une mole de cet alcène , l'énergie de liaison des réactifs à l'état gazeux vaut QR= 7611 kJ et l'énergie de liaison des produits à l'état gazeux est QP= 10136 kJ . L'énergie de cohésion de l'eau liquide, c'est à dire l'énergie qu'il faut fournir pour réaliser la vaporisation d'une mole d'eau liquide, est égale à Qvap = 41 kJ mol-1. Ecrire l'équation de combustion en considérant que l'eau formée est à l'état liquide. Etablir l'expression de E en fonction des données. E = QR-QP-Qvap. Calculer l'énergie dégagée par la combustion de 5,6 g de l'alcène A. E = 7611-10136-41 = -2566 kJ/mol. 5,6 / 56 = 0,1 mol d'alcène d'où : -2566*0,1 = -256,6 kJ ~ -257 kJ.

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