Transcript TS-Évaluation n°2

Lycée Alcide d’Orbigny - Tale S - M. Pichegru
www.pichegru.net
2014
Évaluation n°2 - C1-2 - 2 heures
Consignes pour la rédaction
[A − ]
.
[AH]
[1 pt]
• Noter le numéro complet de la question très lisiblement.
5. Exprimer puis calculer le rapport
• Pour les questions dont la réponse se fait sur l’annexe, noter
le numéro de la question sur la copie puis noter « Voir annexe »
6. Écrire l’équation de la réaction de HA en tant que base avec l’eau.
Quelle est l’expression de la constante d’acidité correspondante ? [1 pt]
• Changer de page au début d’un nouvel exercice.
7. Placer sur un diagramme les domaines de prédominance des formes
[0,5 pt]
H2A+, HA et A– suivant les valeurs du pH.
• Le numéro de l’exercice est à noter ou à souligner en couleur.
• S’assurer de laisser une marge pour la notation.
Ex 1 - Acide chlorhydrique
Ex 3 - Séparation des acides α-aminés
3 pts
On prépare 0,50 L de solution d’acide chlorhydrique S en dissolvant
1,0·10-3 mol de chlorure d’hydrogène HCl. Le chlorure d’hydrogène est
un gaz très soluble dans l’eau, c’est également un acide fort.
Données : Dans les condition de l’exercice, le produit ionique de l’eau
Ke vaut 1,0·10-14.
1. Écrire l’équation de la réaction de HCl avec l’eau.
[0,5 pt]
Document 1 : la leucine
La leucine est un acide α-aminé qui existe sous 3 formes, représentées
ci-dessous. Elles constituent deux couples acide/base de pKa1 = 2,3 et
pKa2 = 9,7
O
H3 C
2.a. À l’aide d’un tableau d’avancement, calculer la quantité de matière
d’ions oxonium en fin de réaction, puis leur concentration.
[1 pt]
2.b. En déduire le pH de la solution.
[0,5 pt]
2.c. Calculer la concentration des ions hdroxyde dans cette solution.
Commentez.
[1 pt]
Ex 2 - Acidité et couleur
CH2
O
H3 C
C
CH
CH
CH3
NH3
CH2
OH
+
C
CH
CH
O
CH3
NH3
-
+
O
CH2
H3 C
5 pts
Document 1 : Hortensias et anthocyanines
La couleur des hortensias (ci-dessous) varie avec les pigments qui les
constituent. Le violet, le rose et le bleu traduisent la présence
d’anthocyanines, notées H2A+, HA et A– , à cause de leurs propriétés
acido-basiques.
3 pts
C
CH
CH
CH3
NH2
O
-
Document 2 : principe de séparation des acides α-aminés
L’électrophorèse est une technique utilisée en biologie pour séparer les
espèces d’un mélange. Une goutte de mélange est déposée sur un gel et
soumis à un champ électrique créé par deux électrodes : la cathode et
l’anode. Les ions porteurs d’une charge positive migrent vers la cathode,
les ions porteurs d’une charge négative migrent vers l’anode, les espèces
neutres ne migrent pas.
Pour tout acide α-aminé, il existe une valeur du pH, appelé pH
isoélectrique et noté pHi, pour lequel les concentrations des formes H2A+
et A– sont égales. Le point isolélectrique est calculable par pHi = (pKa1 +
pKa1)/2. Un échantillon d’acide α-aminé placé dans un milieu de pH =
pHi est globalement neutre ; il est chargé positivement si pH < pHi et
négativement si pH > pHi.
La forme HA, violette, appartient à deux couples : H2A+/HA de pKa1 =
4,3 et HA/A– de pKa2 = 7,0.
R1
OH
O
O
R2
Questions
OR 3
OH
Forme AH, de couleur violette
Les autres formes, H2A+ et A– , sont respectivement rose et bleue.
1. Tracer le diagramme de prédominance de la leucine.
[1 pt]
2. De la leucine a été dissoute dans une solution tampon de pH = 6
contenant deux autres acides α-aminés : l’acide glutamique (pHi = 3,2)
et de l’arginine (pHi = 10,8). Une goutte de ce mélange est déposée au
centre de l’appareil d’électrophorèse. Décrire la migration des acides αaminés. La leucine est-elle séparée des autres constituants ?
[2 pts]
Questions
1. Parmi ces trois formes, lequelles sont acides au sens de Brønsted et
lesquelles sont des bases ?
[0,5 pt]
2. Écrire l’équation de la réaction de HA en tant qu’acide sur l’eau.
[0,5 pt]
3. Quelle est l’expression de la constante d’acidité correspondante ?
Calculer sa valeur.
[1 pt]
4. Le pH d’une solution contenant HA est égal à 10,0. En déduire
l’espèce prédominante et la couleur de la solution.
[0,5 pt]
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Correction
Exercice 1
1. HCl + H2O → H3O+ + Cl–
2.a. Tableau d’avancement
Avancement
HCl
(mmol)
1,0
État initial
0
État final
+
H2O
→
H3O+ +
0
1,0
solvant
Cl–
0
1,0
En fin de réaction noxonium = 1,0 mmol
[H3O+] = 1,0·10-3 / 0,5 = 2,0·10-3 mol·L-1
2.b. pH = - log (2,0·10-3) = 2,70
2.c. [HO–] = Ke / [H3O+] = 5,0·10-12 mol·L-1. Valeur qui peut être
considérée comme complètement négligeable.
Exercice 2
1. Acides : AH2+ et AH ; Bases : AH et A–
A– + H3O+
2. AH + H2O
3. K a =
+
[H 3O ] ⋅ [A − ]
= 10-pKa = 10-7
[AH]
4. pH > pKa2, la forme prédominante est donc A–, la couleur est bleue.
5.
Ka
[A − ]
10 −7
=
= −10 = 103
+
[AH] [H 3 O ] 10
6. HA + H2O → AH2+ + HO– ; K a =
[H 3 O + ] ⋅ [AH]
[AH +2 ]
7. Diagramme de prédominance
AH2+
A–
AH
pKa1 = 4,3
pKa1 = 7
Exercice 3
1. Diagramme de prédominance de la leucine
AH2+
AH±
A–
pKa1 = 2,3
pKa1 = 9,7
2. La leucine est globalement neutre car pH = pHi. L’acide glutamique
est chargé négativement car pH = 6 > pHi = 3,2, il migrera donc vers
l’anode. L’arginine est chargée positivement car pH > pHi = 10,8. La
leucine est séparé des autres constituant car elle ne migre pas, alors que
les 2 autres migrent.
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