Analyser un système par des méthodes physiques et chimiques

Énoncé

Exercice 1
La formule semi-développée de l'acide lactique est la suivante :
- illustration 1
1. Parmi les spectres IR proposés dans le document ci-après, choisir en justifiant celui correspondant à l'acide lactique.
2. Prévoir, en justifiant la réponse, le nombre de signaux présents dans le spectre RMN de l'acide lactique ainsi que leur multiplicité.
Donnée : bandes d'absorption en spectroscopie IR :
- illustration 2
Document
- illustration 3
La bonne méthode
1. Chercher les bandes d'absorption des groupes caractéristiques de la molécule.
2. Séparer les hydrogènes en groupes de protons équivalents, puis analyser le nombre de voisins pour connaître la multiplicité des pics.
Exercice 2 (d'après Polynésie, 2014)
L'acide citrique est un acide organique présent en particulier dans les agrumes. Produit à près de deux millions de tonnes par an dans le monde, ses usages sont multiples, notamment dans l'agro-alimentaire et dans l'industrie des cosmétiques, mais aussi dans les produits ménagers.
On lit sur l'étiquette d'un sachet de détartrant à destination des cafetières ou des bouilloires :
« Détartrant poudre : élimine le calcaire déposé dans les tuyaux de la machine. Formule : 99\pm 1\,\% acide citrique, non corrosif pour les parties métalliques. Contenance : 40,0 g. »
Afin de vérifier l'indication de l'étiquette du détartrant, on dissout le contenu d'un sachet dans un volume d'eau distillée égal à 2,00 L. La solution ainsi obtenue est notée S. On réalise alors le titrage pH-métrique d'une prise d'essai VA = 10,0 mL de la solution  S par une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium \left ( \textrm{Na}_{\left ( aq \right )}^{+}\, +\, \textrm{HO}_{\left ( aq \right )}^{-}\right ), de concentration molaire c_{h} = 1,00\times 10^{-1}\textrm{mol}\, \cdot\, \textrm{L}^{-1}.
L'acide citrique étant un triacide, il est noté AH3. L'équation de la réaction, support du titrage, est la suivante :
\textrm{AH}^{3} + 3\, \textrm{HO}^{-} \rightarrow \textrm{A}_{(aq)}^{3-}\, +\, 3\, \textrm{H}_{2}\textrm{O}_{(l)}.
1. À partir de l'exploitation de la courbe de titrage pH-métrique, déterminer la concentration molaire d'acide citrique de la solution titrée.
2. Calculer le pourcentage en masse, noté p, d'acide citrique dans le sachet de détartrant. Le résultat obtenu pour le pourcentage en masse p est-il en cohérence avec l'étiquette ? On appelle pourcentage en masse le ratio entre la masse d'acide citrique et la masse totale du produit, en %.
Donnée : masse molaire de l'acide citrique \textrm{M} = 192\, \textrm{g}\, \cdot \, \textrm{mol}^{-1}.
- illustration 4
La bonne méthode
1. Commencer par trouver le volume à l'équivalence  Veq en utilisant la courbe dpH/dV = f(V), puis utiliser le fait qu'à l'équivalence, les réactifs sont présents en proportions stochiométriques.
2. Traduire formellement la notion de pourcentage de masse, puis utiliser la relation entre la masse et la quantité de matière et celle entre la concentration et la quantité de matière pour trouver le résultat recherché.

Annexes

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