Centrale Physique Chimie 2 TSI 2020Sujet, corrigé et rapport du jury

Différentes méthodes de conservation des aliments

Pas encore noté

Faisable en Sup

Faisable en sup ?

Faisable en partie en TSI1 : 18 questions sur 50, partie III en entier. Autres questions faisables en TSI1

Autres premières années : MPSI 30 · PCSI 30 · PTSI 17 · MP2I 17 · BCPST1 48 questions.

Détail par partie

Partie I : Machine frigorifique à absorption0/72e année
Partie II : Machine frigorifique à compression de vapeur0/182e année
Partie III : Réfrigération magnétique7/7Faisable
Partie IV : Utilisation d'un anti-oxydant8/13En partie
Partie V : Étude d'un conservateur agroalimentaire, l'acide benzoïque3/5En partie

Explorer les annales

BanqueCentrale Année2020 FilièreTSI MatièrePhysique-Chimie

Annales Centrale TSI Physique-Chimie Centrale TSI 2020 TSI Physique-Chimie Physique-Chimie 2020

Téléchargements

Télécharger le sujet (PDF)

Corrigé détaillé en ligne

Corrigé sur Discord

Rapport du jury Lire en ligne LaTeX Word

Présentation du sujet

Difficulté moyenne

Différentes méthodes de conservation des aliments : machines frigorifiques (absorption, compression de vapeur, réfrigération magnétique) et chimie des conservateurs (vitamine C, acide benzoïque)

Le sujet se compose d'une partie physique (58% du barème) et d'une partie chimie (42%). La physique étudie successivement une machine frigorifique à absorption sans compresseur, une machine frigorifique ditherme à compression de vapeur, puis un dispositif de réfrigération magnétique fondé sur l'effet magnétocalorique. La chimie porte sur le dosage iodométrique de la vitamine C dans un jus d'orange, puis sur les propriétés en solution de l'acide benzoïque, utilisé comme conservateur alimentaire.

1Partie I : machine frigorifique à absorptionÉtude d'une machine frigorifique fonctionnant sans compresseur, où l'apport mécanique est remplacé par un apport thermique.
2Partie II : machine frigorifique à compression de vapeurMachine ditherme avec compresseur, condenseur, détendeur et évaporateur, exploitation d'un diagramme des frigoristes et démonstration du premier principe pour un système ouvert.
3Partie III : réfrigération magnétiqueÉtude d'un dispositif de réfrigération fondé sur l'effet magnétocalorique, décrit par l'énoncé.
4Partie IV : utilisation d'un anti-oxydantDiagramme potentiel-pH de l'iode et de la vitamine C, dosage iodométrique pour déterminer le titre massique d'acide ascorbique dans un jus d'orange.
5Partie V : étude d'un conservateur agroalimentaireSolubilité et propriétés thermochimiques de l'acide benzoïque en solution aqueuse.

Difficulté moyenne. Le rapport indique que la partie I (11% des points en moyenne) et la partie IV (20%) ont été mal traitées, tandis que les parties II (30%) et III (32%) ont été bien réussies.

L'épreuve en chiffres

Moyenne 6,89 / 20 · écart-type 4,24 · 1 022 présents · où vous situez-vous ?

Moyenne: 6,89/ 20
Écart-type: 4,24
Présents: 1 022
Coefficient: 11
Durée: 4 h
1er quartile: 3,7
Médiane: 6,2
3e quartile: 9,5

Deux tiers des copies environ (moyenne ± écart-type)

Où je me situe ?

Votre note sur 20 à ce sujet, en conditions de concours.

Source : document officiel du concours, épreuve du 30 juin 2020. Notes publiées par le concours (après harmonisation le cas échéant). Courbe : estimation par une loi normale.

Ce qu'a observé le jury

5 erreurs relevées

Énergie utile mal identifiée dans une machine inhabituelle · Lecture trop précise d'un diagramme des frigoristes · Constante d'équilibre confondue avec le quotient de réaction initial

La partie I sur la machine frigorifique à absorption a été de loin la plus mal traitée, les candidats étant déstabilisés par l'absence de compresseur. Les parties II et III, plus proches des exercices habituels ou guidées par l'énoncé, ont été bien réussies. Les parties de chimie (IV et V) ont été moyennement traitées, avec des difficultés récurrentes sur l'exploitation des titrages et des diagrammes.

Les erreurs les plus sanctionnées

1
Énergie utile mal identifiée dans une machine inhabituellePartie I
Sans apport mécanique, beaucoup de candidats peinent à identifier l'énergie utile et l'énergie dépensée dans la machine frigorifique à absorption.
« peu de candidats parviennent à identifier clairement l'énergie utile et l'énergie dépensée dans ce cas de »
2
Lecture trop précise d'un diagramme des frigoristesPartie II
Lire une pression ou une température avec trois ou quatre chiffres significatifs sur ce type de diagramme n'est pas réaliste ; plus de précision numérique ne rapporte pas plus de points.
« il est difficilement concevable de lire une pression ou une température avec trois voire quatre chiffres significatifs »
3
Constante d'équilibre confondue avec le quotient de réaction initialPartie IV
Le calcul de la constante d'équilibre d'oxydoréduction est souvent mené à partir des concentrations initiales plutôt que des potentiels d'équilibre des deux couples.
« montrant ainsi une confusion entre constante d'équilibre et quotient de réaction initial »
4
Dismutation de l'iode non identifiéePartie IV
Très peu de candidats parviennent à écrire la réaction de dismutation de l'iode en milieu basique.
« Très rares sont ceux qui parviennent à écrire la réaction de dismutation. »
5
Pente estimée à partir de deux points plutôt que par régressionPartie V
Pour exploiter un ensemble de points de mesure, il est plus pertinent de se baser sur l'équation de la droite de régression linéaire que de choisir deux points sur la courbe.
« il est bien plus pertinent, lorsqu'il s'agit d'exploiter un ensemble de points de mesure sur un graphe, de se baser sur l'équation de la droite »

Ce qui a été bien réussi

La majoration du coefficient de performance à partir des principes de la thermodynamique a été obtenue par une grande partie des candidats (partie II).
La description de l'effet magnétocalorique fournie par l'énoncé a suffi à répondre correctement à la plupart des questions de la partie III.
La technique de primitivation de la relation de Van't Hoff est bien maîtrisée par la majorité des candidats.

Conseils du jury

Justifier avec précision l'identification de l'énergie utile et de l'énergie dépensée dans une machine thermique, même inhabituelle.
Ne pas sur-préciser une lecture graphique : privilégier un ordre de grandeur cohérent avec la précision du document.
Distinguer clairement constante d'équilibre et quotient de réaction initial.
Utiliser l'équation de la droite de régression linéaire plutôt que deux points choisis sur une courbe.
Adapter la réponse au verbe de la consigne : expliquer/justifier impose une réponse argumentée, montrer que exige une démonstration rigoureuse.

Synthèse rédigée par WikiPrépa à partir du rapport officiel du jury (à télécharger en PDF). Les citations sont extraites du rapport.

Corrigé détaillé

50 questions

Indice, stratégie puis corrigé complet pour chaque question.

50 questions corrigées une à une : un indice, puis la stratégie, puis le corrigé complet avec le résultat encadré. Chaque question est vérifiée avant publication.

Voir les 42 autres questions

Ouvrir le corrigé détaillé Comment sont produits nos corrigés

Description

Ces sujets peuvent vous intéresser

Lecture du sujet en ligne

L'énoncé complet, avec les formules et les figures, sans ouvrir le PDF.

Sujet en PDF

Différentes méthodes de conservation des aliments

Ce sujet se propose d'étudier des moyens de conservation des aliments par des méthodes physiques (réfrigération) et chimiques (utilisation d'antioxydants et de conservateurs).
Certaines données numériques sont regroupées en fin d'énoncé.

I Machine frigorifique à absorption

De l'avis de l'historien Hugo Obermaier (1877-1946), dès le paléolithique inférieur (100 000 ans avant JésusChrist), les hommes ont commencé à utiliser le froid existant dans les grottes pour conserver le gibier. Sans comprendre ces phénomènes, ces hommes utilisaient sans doute l'abaissement de température produit en partie par l'évaporation de l'eau, en partie par la détente de l'air dans les crevasses communiquant avec l'extérieur.
Q 1. À partir de considérations simples, expliquer ces deux hypothèses. On pourra raisonner sur l'humidité de l'air et préciser le modèle de détente.
Au début du xix

^e

siècle, des procédés d'obtention de froid artificiel ont vu le jour. La première machine à atteindre une importance industrielle généralisée fut celle du français Ferdinand Carré qui, en 1859, déposa un brevet pour un réfrigérateur à absorption utilisant l'ammoniac comme fluide frigorigène. Son principe est schématisé figure 1.

Figure 1

Une réfrigérateur à absorption est un récepteur thermique fonctionnant par contact avec trois «thermostats», sans recevoir de travail mécanique. La source chaude à la température

T_1

est constituée par le système de chauffage de la machine (un brûleur par exemple). La source tiède à la température

T_2

est constituée par la salle dans laquelle se trouve la machine. La source froide à la température

T_3

est constituée par l'enceinte à refroidir. On a

T_1 > T_2 > T_3

.
On désigne par

Q_1, Q_2

Q_3

les transferts thermiques reçus par le fluide au cours d'un cycle de la machine, respectivement lors des contacts avec les sources chaude, tiède et froide.
Q 2. Déterminer les signes des transferts thermiques

Q_1, Q_2

Q_3

.
Q 3. Comparer les valeurs absolues

|Q_1|

|Q_2|

. Commenter.
Q 4. Définir le coefficient de performance (noté COP ) de cette machine et donner son expression littérale.
Q 5. En utilisant les deux principes de la thermodynamique sur un cycle, montrer que

COP ⩽ COP_(max)

. On exprimera

COP_(max)

en fonction de

T_1, T_2

T_3

.
Q 6. Étudier la limite de

COP_(max)

lorsque la température

T_1

du système de chauffage de la machine devient très grande. Interpréter l'expression obtenue.
Q 7. Quel avantage de ce type de machine peut-on prévoir par rapport à une machine à compression de fluide?
À partir de 1885, le système à compression de vapeurs liquéfiables commença à prendre le net avantage qui est devenu éclatant au cours du xx

^e

siècle.

II Machine frigorifique à compression de vapeur

On considère une machine frigorifique constituée d'un compresseur, d'un condenseur, d'un détendeur et d'un évaporateur, dans lesquels circule un fluide frigorigène R134a.
Q 8. Sur un schéma de principe, identifier les différents transferts énergétiques qui interviennent au sein de la machine entre les différents éléments schématisés figure 2 et donner leur signe.

Figure 2

Q 9. Quel est le rôle du condenseur et au contact de quel élément de la figure 2 doit-il être mis ?
Q 10. Quel est le rôle de l'évaporateur et au contact de quel élément doit-il être mis ?
Q 11. Définir le coefficient de performance (COP) de cette machine puis exprimer le coefficient de performance de la machine de Carnot correspondante.

Pour toute la suite, on néglige toute variation d'énergie cinétique massique et d'énergie potentielle massique. De plus, on suppose un régime d'écoulement permanent au débit massique

D_m = 0, 2 kg \cdot s^(- 1)

.
Pour simplifier, on considère la compression adiabatique et réversible. Le détendeur D , calorifugé et sans parties mobiles, permet une chute de pression. L'évaporateur EV et le condenseur CD sont des échangeurs thermiques isobares. Les notations des états du fluide sont précisées sur la figure 3.

Figure 3

Q 12. Établir le premier principe pour un kilogramme de fluide frigorifique en écoulement stationnaire unidimensionnel dans un système à une entrée et une sortie. On notera

h

l'enthalpie massique,

w_i

le travail indiqué massique recu de la part des parties mobiles de la machine et

q

le transfert thermique massique reçu.
Q 13. Montrer que le fluide subit une détente isenthalpique dans D.
La figure A du document réponse (à rendre avec la copie) représente l'allure du cycle décrit par le fluide dans le diagramme dit «des frigoristes » enthalpie massique

h(enkJ \cdot kg^(- 1))

en abscisse, pression

P(

en bar

)

en ordonnée, avec échelle logarithmique. Aucune connaissance préalable de ce diagramme n'est requise.
Seul le point 1, à l'entrée du compresseur, est mentionné sur ce diagramme.
Q 14. En repérant la courbe de saturation et les abaques de température, noter sur le diagramme les domaines où le fluide est à l'état liquide, vapeur sèche et vapeur-humide (ou mélange liquide-vapeur)
Q 15. Dans quel sens est parcouru le cycle ? Lorsqu'un cycle est parcouru dans le sens trigonométrique sur un diagramme de Clapeyron, la quantité de chaleur reçue par cycle est négative et donc fournie à l'extérieur. En est-il de même sur ce cycle dans le diagramme des frigoristes ? sur tout cycle ?
Q 16. Quelle est la forme des isothermes à l'intérieur de la courbe de saturation ? Justifier.
Q 17. Quelle est la forme des isothermes dans le domaine de la vapeur sèche ? Justifier lorsque l'on peut assimiler la vapeur sèche à un gaz parfait.
Q 18. Porter le numéro de chaque état du fluide ( 2,3 et 4 ) dans chaque case prévue.
Q 19. Noter sur le diagramme, pour chacune des quatre transformations, la nature de la transformation et l'organe (compresseur, condenseur, détendeur, évaporateur) traversé par le fluide.
Q 20. Compléter le tableau du document réponse en s'aidant du diagramme.
Q 21. Exprimer, puis calculer, le travail massique indiqué

w_(ic)

reçu par le fluide dans le compresseur.

Q 22. Exprimer, puis calculer, le transfert thermique massique

q_f

reçu par le fluide dans l'évaporateur.
Q 23. En utilisant le débit massique, exprimer puis calculer la puissance frigorifique

P_f

de cette machine.
Q 24. Exprimer, puis calculer, le coefficient de performance de cette installation frigorifique. Le comparer au coefficient de performance de la machine de Carnot correspondante et interpréter la différence observée.
Q 25. On souhaite améliorer la puissance frigorifique de

5%

en sous-refroidissant jusqu'à

T_3^'

le fluide lors de la condensation isobare. En déduire

h_3^'

et placer le point 3 ' sur le diagramme. En déduire

T_3^'

et la valeur du sous-refroidissement

ΔT

.
Les fluides utilisés dans les systèmes précédents sont malheureusement des gaz à effet de serre, qui contribuent au réchauffement climatique. Des recherches sont menées pour tenter de trouver de nouveaux gaz frigorifiques moins polluants. Parallèlement, de nouvelles technologies sont à l'étude, pour réaliser des systèmes à haute efficacité énergétique, tout en ayant un impact environnemental faible.

III Réfrigération magnétique

Technologie émergente, la réfrigération magnétique exploite une propriété de certains matériaux : l'effet magnétocalorique. Celui-ci se traduit par un échauffement ou refroidissement du matériau lorsqu'il est aimanté ou désaimanté de manière adiabatique. En 1996, l'Américain Zimm et son groupe de recherche ont développé un réfrigérateur produisant entre 500 et 600 W de puissance frigorifique sous un champ magnétique de 5 T . Le matériau utilisé était du gadolinium (Gd). La figure 4 présente le principe de l'effet magnétocalorique.

Figure 4 Principe de l'effet magnétocalorique - Aimantation à gauche, désaimantation à droite

L'entropie totale

S

du matériau est la somme de l'entropie magnétique

S_m

(qui dépend du champ magnétique appliqué) et de l'entropie

S_r

du réseau cristallin (qui dépend de la température

T

). On rappelle que l'entropie d'un système est d'autant plus élevée que celui-ci est «désordonné ».
Q 26. Sous l'action d'un champ magnétique (phase d'aimantation), les moments magnétiques du matériau s'alignent. En déduire le sens de variation de l'entropie magnétique

S_m

du matériau.
Q 27. Si l'on suppose le processus adiabatique et réversible, exprimer la variation

ΔS

de l'entropie totale du matériau. En déduire que l'entropie

S_r

du réseau cristallin augmente ; ce qui se traduit par une élévation de température.
Q 28. Expliquer comment la désaimantation du matériau peut permettre un refroidissement de celui-ci.
On peut montrer que la variation de température

ΔT

(appelée également effet magnétocalorique, EMC) s'exprime en fonction de la variation d'entropie magnétique molaire

ΔS~_m

par

ΔT = - T/(C_p)ΔS~_m

où

C_p

est la capacité thermique molaire à pression constante du matériau et

T

sa température initiale.
Q 29. Montrer que cette relation est en accord avec la conclusion obtenue à la question précédente.
Q 30. La figure 5 représente la variation d'entropie magnétique

ΔS~_m

du gadolinium en fonction de la température pour trois valeurs de champs magnétiques appliqués. Quelle valeur du champ magnétique faut-il choisir pour un refroidissement important autour de la température ambiante ?
Pour le gadolinium,

C_p = 36, 1 J \cdot mol^(- 1) \cdot K^(- 1)

. Le maximum de la courbe à 5 T est obtenu pour

T = 294 K

.
Q 31. Calculer le refroidissement magnétocalorique du gadolinium autour de

T = 294 K

, pour un champ magnétique de 5 T .

Figure 5

Sachant que le gadolinium est l'un des meilleurs matériaux magnétocalorique disponible actuellement, cet EMC correspond à la valeur absolue maximale entre le réservoir chaud et le réservoir froid.
Q 32. Est-il possible d'imaginer l'exploitation de cet EMC dans la plupart des applications de réfrigération ?

IV Utilisation d'un anti-oxydant

Pour protéger les aliments d'une attaque bactérienne (lutte contre le pourrissement), l'industrie agroalimentaire utilise un conservateur. Pour éviter l'oxydation (changement de couleur des aliments, altération, rancissement), elle emploie un anti-oxydant.
Les antioxydants sont des espèces chimiques qui évitent l'oxydation des aliments. Dans la classification agroalimentaire, les antioxydants sont numérotés de E300 à E337.
Q 33. Lorsqu'on laisse une tranche de pomme à l'air libre, au bout de quelques minutes elle brunit. Si préalablement, cette tranche a été arrosée de jus de citron ou d'orange, le brunissement n'a plus lieu. En outre, une tranche d'orange garde sa couleur. Conclure sur la composition des agrumes.
La vitamine C (ou acide ascorbique), qui a pour code E300, est utilisée comme agent antioxydant pour la conservation de certains aliments. Elle est présente dans le jus d'orange. On se propose de titrer la vitamine C de formule brute

C_6 H_8 O_6

, notée

AscH_2

dans du jus d'orange à l'aide d'une méthode indirecte par iodométrie.

Étape 1 - Presser une orange et filtrer le jus. Prélever $V_0 = 10, 0 mL$ de ce jus et les introduire dans un erlenmeyer de 100 mL .
Étape 2 - Verser environ $V_1 \approx 10 mL$ d'acide phosphorique $H_3 PO_4$ à $10%$ dans l'erlenmeyer.
Étape 3 - Introduire dans l'erlenmeyer $V_2 = 20, 0 mL$ de solution de diiode $I_2$ à $C_(I_2) = 5, 00 \times 10^(- 3) mol \cdot L^(- 1)$ . Le diiode $I_2$ est placé en large en excès. Agiter. Attendre environ 20 minutes.
Étape 4 - Titrer la solution avec une solution de thiosulfate de sodium à $C_s = 1, 00 \times 10^(- 2) mol \cdot L^(- 1)$ . Lors de la décoloration de la solution, le volume versé de solution titrante est $V_e = 12, 4 mL$ .

IV.A - Diagramme $E$ - $pH$ de l'iode et de la vitamine $C$

Le diagramme E-pH simplifié de l'élément iode I (trait continu) est donné figure 6. Il est tracé pour une concentration atomique en élément iode de

5 \times 10^(- 3) mol \cdot L^(- 1)

. Les espèces à considérer pour l'élément iode sont

IO_(3(aq))^-, I_(2(aq))

I_((aq))^-

.
Sur la frontière entre deux espèces solubles, on admettra l'égalité des concentrations atomiques de l'élément considéré.
Le diagramme de la vitamine C (trait discontinu) est superposé à celui de l'iode. La vitamine C est un diacide. Les espèces considérées pour ce diagramme sont

AscH_2(C_6 H_8 O_6)

AscH^-(C_6 H_7 O_6^-)

Asc^(2 -)(C_6 H_6 O_6^(2 -))

et l'acide déshydroascorbique de formule brute

C_6 H_6 O_6

noté ADA.
La frontière entre le couple

S_4 O_(6(aq))^(2 -)/S_2 O_(3(aq))^(2 -)

figure également (trait pointillé) sur ce même diagramme.

Figure 6 Diagrammes E-pH simplifiés de l'iode (

5 \times 10^(- 3) mol \cdot L^(- 1)

), de la vitamine

C(1 \times 10^(- 2) mol \cdot L^(- 1))

et du couple

S_4 O_(6(aq))^(2 -)/S_2 O_(3(aq))^(2 -)(1 \times 10^(- 2) mol \cdot L^(- 1))

Q 34. Justifier que le domaine B correspond au diiode

I_2

et identifier les espèces chimiques décrivant les domaines A et C .
Q 35. Déterminer, par le calcul, la pente de la frontière entre les domaines

IO_(3(aq))^-

I_(2(aq))

.
Q 36. À l'aide du diagramme E-pH, déterminer la valeur du

pK_a

du couple

AscH_2/AscH^-

IV.B - Analyse des différentes étapes

Q 37. À l'aide du digramme E-pH de l'iode, expliquer pourquoi dans l'étape 2, on ajoute de l'acide phosphorique avant d'ajouter le diiode. Donner le type de réaction faisant intervenir le diiode

I_2

placé en milieu basique. Écrire l'équation de cette réaction.
Q 38. Nommer les instruments de verrerie nécessaires pour prélever

V_0 = 10, 0 mL

de jus d'orange,

V_1 \approx 10 mL

d'acide phosphorique et

V_2 = 10, 0 mL

de solution de diiode.
Au cours de l'étape 3, l'équation qui modélise la transformation chimique s'écrit :

C_6 H_8 O_(6(aq)) + I_(2(aq)) = 2I_((aq))^- + C_6 H_6 O_(6(aq)) + 2H_((aq))^+

Q 39. À l'aide des diagrammes E-pH, justifier que l'acide ascorbique

C_6 H_8 O_6

réagisse de façon quantitative avec le diiode

I_2

.
Q 40. Justifier que, dans l'étape 3, on demande dans le protocole: « Attendre environ 20 minutes ».
L'équation de la réaction support du titrage se produisant au cours de l'étape 4 est

I_(2(aq)) + 2 S_2 O_(3(aq))^(2 -) = 2I_((aq))^- + S_4 O_(6(aq))^(2 -)

On supposera que cette réaction est rapide.
Q 41. Calculer la constante d'équilibre de la réaction de titrage (IV.2). Conclure.

IV.C - Détermination du titre massique d'acide ascorbique dans un jus d'orange

Q 42. Exprimer la quantité de matière

n_(I_2, 0)

de diiode

I_2

introduit dans l'erlenmeyer.
Q 43. Exprimer la quantité de matière

n_(I_2, e)

de diiode

I_2

qui a réagi lors du titrage.
Q 44. En déduire la quantité de matière d'acide ascorbique

AscH_2

présent dans la prise d'essai et la concentration molaire

C(AscH_2)

en acide ascorbique du jus d'orange.
Q 45. En déduire la concentration massique

C_m(AscH_2)

en acide ascorbique du jus d'orange.

V Étude d'un conservateur agroalimentaire, l'acide benzoïque

L'acide benzoïque est un conservateur alimentaire ayant pour code E210. Un conservateur empêche la multiplication et le développement de certaines bactéries. Grâce aux additifs de conservation, les aliments ont des dates de péremption plus longues. L'acide benzoïque est notamment utilisé dans les jus de fruit pour lesquels les industriels préconisent une concentration d'acide benzoïque d'environ

0, 3 g \cdot L^(- 1)

On s'intéresse dans cette partie à la réaction de dissolution de l'acide benzoïque dans l'eau:

Ph - COOH_((s)) = Ph - COOH_((aq))

Q 46. Exprimer la constante d'équilibre en fonction des activités des différentes espèces. Que valent ces activités?

Figure 7 Influence de la température sur la solubilité de l'acide benzoïque

Q 47. À

25^\circC

, justifier que la préconisation d'une concentration en acide benzoïque de

0, 3 g \cdot L^(- 1)

ne pose aux industriels aucun problème de dissolution de l'acide benzoïque.
Q 48. Déterminer en justifiant le signe de l'enthalpie standard de réaction

Δ_r H^\circ

.
Q 49. À l'aide des différentes courbes de la figure

B

du document réponse (à rendre avec la copie) et en supposant l'enthalpie standard de réaction

Δ_r H^\circ

constante, déterminer l'enthalpie standard de la réaction étudiée.
À

36^\circC

, la constante d'équilibre de la réaction de dissolution de l'acide benzoïque vaut

3, 94 \times 10^(- 2)

. On ajoute de l'acide benzoïque solide dans de l'eau. On verse ensuite quelques millilitres d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium

(Na^+ + HO^-)

. L'acide benzoïque

Ph - COOH_((aq))

réagit pour donner du benzoate de sodium

(Ph - COO^- + Na^+)

suivant l'équation de réaction

Ph - COOH_((aq)) + Na_((aq))^+ + HO_((aq))^- = Ph - COO_((aq))^- + Na_((aq))^+ + H_2 O_((1))

Q 50. Comment varie la concentration de l'acide benzoïque en phase aqueuse lors de l'ajout de la solution d'hydroxyde de sodium ? En déduire le sens de déplacement de l'équilibre (V.1).

Données

Les valeurs dépendantes de la température sont fournies à 298 K .

Formules brutes. Vitamine $C : C_6 H_8 O_6$ . Radical phényl ( $Ph -$ ) : $C_6 H_5 -$ .
Potentiels standard

Couple

I_(2(aq))/I_((aq))^-

S_4 O_(6(aq))^(2 -)/S_2 O_(3(aq))^(2 -)

C_6 H_6 O_(6 (aq))/C_6 H_8 O_6

(aq)

ADA

/AscH_2

E_0(V)

0,62

0,08

0,13

Masses molaires

Acide ascorbique	Acide benzoïque
$M_(C_6 H_8 O_6) = 176 g \cdot mol^(- 1)$	$M_(C_7 H_6 O_2) = 122 g \cdot mol^(- 1)$

Constantes d'acidité

Couple	$Ph - COOH_((aq))/Ph - COO_((aq))^-$	$H_2 O/HO_((aq))^-$	$H_3 O_((aq))^+/H_2 O$
$pK_a$	4,2	14,0	0

- T(K) = θ(^\circC) + 273

- (RT)/Fln10 = 0, 06

Constante des gaz parfaits : $R = 8, 314 J \cdot mol^(- 1) \cdot K^(- 1)$ .
Relation de Van't Hoff : $(dln(K(T)))/(dT) = (Δ_r H^\circ(T))/(RT^2)$ .
Questions 14, 18 et 19

Figure A

Question 20

État du fluide	1	2	3	4
Pression (bar)
Température ( $^\circC$ )
Enthalpie massique ( $kJ \cdot kg^(- 1)$ )
Titre en vapeur

Question 49

Figure B

Questions fréquentes

4 questions

Sur quoi porte physique-chimie 2 Centrale TSI 2020 ?

Sur la conservation des aliments : machines frigorifiques (absorption, compression de vapeur), réfrigération magnétique en physique, et dosage de la vitamine C ainsi que propriétés de l'acide benzoïque en chimie.

Quelle partie de physique-chimie 2 Centrale TSI 2020 est la plus difficile ?

La partie I sur la machine frigorifique à absorption, avec seulement 11% des points attribués en moyenne selon le rapport.

Quelles parties de physique-chimie 2 Centrale TSI 2020 sont les mieux réussies ?

Les parties II (machine à compression de vapeur, 30% des points) et III (réfrigération magnétique, 32% des points).

Ce sujet contient-il de la chimie des solutions ?

Oui, la partie IV porte sur un diagramme potentiel-pH et un dosage iodométrique, la partie V sur la solubilité et la thermochimie de l'acide benzoïque.

Pas de description pour le moment

Commentaires• Centrale Physique Chimie 2 TSI 2020

Connectez-vous pour participer aux discussions

Partagez vos avis, posez des questions et échangez avec la communauté

Chargement des commentaires...

Explorer les annales

Téléchargements

Présentation du sujet

L'épreuve en chiffres

Ce qu'a observé le jury

Les erreurs les plus sanctionnées

Ce qui a été bien réussi

Conseils du jury

Corrigé détaillé

Description

Ces sujets peuvent vous intéresser

Lecture du sujet en ligne

Différentes méthodes de conservation des aliments

I Machine frigorifique à absorption

II Machine frigorifique à compression de vapeur

III Réfrigération magnétique

IV Utilisation d'un anti-oxydant

IV.A - Diagramme E - pH de l'iode et de la vitamine C

IV.B - Analyse des différentes étapes

IV.C - Détermination du titre massique d'acide ascorbique dans un jus d'orange

V Étude d'un conservateur agroalimentaire, l'acide benzoïque

Données

Questions fréquentes

Sur quoi porte physique-chimie 2 Centrale TSI 2020 ?

Quelle partie de physique-chimie 2 Centrale TSI 2020 est la plus difficile ?

Quelles parties de physique-chimie 2 Centrale TSI 2020 sont les mieux réussies ?

Ce sujet contient-il de la chimie des solutions ?

Commentaires• Centrale Physique Chimie 2 TSI 2020

Commentaires• Centrale Physique Chimie 2 TSI 2020

IV.A - Diagramme $E$ - $pH$ de l'iode et de la vitamine $C$