Bac Technologique
Classe : Terminale STL
Centre d’examen : La Réunion
Matière : Spécialité Sciences physiques et chimiques en laboratoire
Année : 2023
Session : Normale
Durée de l’épreuve : 3 heures
Repère de l’épreuve : 23-TLSPCLLR1
L’usage de calculatrice avec mode examen actif est autorisé.
L’usage de calculatrice sans mémoire « type collège » est autorisé.
Synthèse et contrôle d’un additif alimentaire : l’acide benzoïque
Les additifs alimentaires sont des substances ajoutées en faible quantité aux aliments afin d’en améliorer le goût, la texture ou l’apparence. Ces substances sont décomposées en plusieurs groupes en fonction de leur rôle : colorant, conservateur, antioxydant ou bien exhausteur de goût.
PARTIE A – Différentes voies de synthèse de l’acide benzoïque
Dans l’industrie, l’acide benzoïque peut être préparé à chaud (T = 150 °C) et sous pression (P = 2,5 bar) par oxydation du toluène de formule C6H5–CH3 avec le dioxygène en présence d’un catalyseur : le pentoxyde de vanadium V2O5.
PARTIE B – Fonctionnement du bain thermostaté utilisé lors de la
synthèse en laboratoire
Le chauffage du ballon lors de la synthèse de l’acide benzoïque est effectué par un bain d’huile thermostaté.
On considère un bain contenant un volume V0 = 5,0 L d’huile de silicone chauffé à la température θhuile = 150 °C.
La surface libre de ce bain est : S0 = 400 cm2.
PARTIE C – Détermination de la pureté de l’acide benzoïque
synthétisé
Pour déterminer précisément la pureté des cristaux obtenus à l’issue de la synthèse de l’acide benzoïque en laboratoire, on réalise en premier lieu une solution SA contenant les cristaux obtenus lors de la synthèse :
– on dissout une masse m2 = 0,50 g de ces cristaux dans une fiole jaugée de 250 mL ;
– on ajoute un peu d’eau puis on agite la fiole pour dissoudre les cristaux ;
– on complète jusqu’au trait de jauge avec de l’eau distillée ;
– on agite pour obtenir une solution homogène.
PARTIE D – Mesure granulométrique d’une poudre d’acide benzoïque
utilisée dans l’industrie agroalimentaire
Dans l’industrie agroalimentaire, l’acide benzoïque peut être utilisé sous la forme d’une poudre. La granulométrie par diffraction laser est un des moyens de contrôler la dimension des grains de la poudre.
Homogénéisation de l’échantillon analysé
Avant de réaliser la mesure granulométrique, on soumet l’échantillon à l’action d’un homogénéisateur ultrasonique constitué d’un générateur relié à un émetteur ultrasonique et d’une sonotrode. Ceci permet d’avoir une figure de diffraction plus représentative.