dosage en retour

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Spécialité physique
Première partie : Détermination du degré alcoolique d’un vin
Le degré alcoolique d’une boisson alcoolisée correspond au volume d’éthanol C2H6O pur présent dans 100 mL de
cette boisson.
Principe de l’expérience
Première étape :
On distille le vin pour isoler l’éthanol
Deuxième étape :
L’éthanol est oxydé par les ions dichromate Cr2O72- introduits en excès. Les couples d’oxydoréduction sont :
C2H4O2/C2H6O et Cr2O72-/Cr3+
Troisième étape :
On titre l’excès d’ions dichromate par des ions fer (II). Leur oxydant conjugué est l’ion fer (III)
Expérience
Première étape :
On distille 10,0 mL de vin, le distillat est recueilli dans une fiole jaugée de 100,0mL et complété avec de l’eau
distillée ; on obtient la solution S1
Deuxième étape :
Verser dans un erlenmeyer 5,0 mL de S1, 10,0 mL de solution aqueuse de dichromate de potassium et 5 mL d’acide
sulfurique concentré . Boucher et attendre 20 min environ , on obtient la solution S2 ;
Préparer un erlenmeyer témoin avec 10,0 mL de dichromate de potassium et 5 mL d’acide sulfurique concentré, on
obtient la solution S3 ;
Troisième étape :
Pour titrer S2, il faut verser 7,9 mL de solution contenant les ions fer (II) pour obtenir l’équivalence ;
On titre S3 , il faut verser 19,8 mL de solution contenant les ion fer (II) pour obtenir l’équivalence.
Questions :
1 Quel est le facteur de dilution dans la première étape?
2 Deuxième étape
a) Ecrire l’équation de la réaction entre les ions dichromate et l’éthanol
b) Quel est le rôle de l’acide sulfurique, pouvait-on utiliser de l’acide chlorhydrique ?
c) Ecrire l’équation de la réaction entre les ions dichromate et les ions fer (II)
d) Quel est l’intérêt du flacon témoin ?
3 Troisième étape
a) Calculer le volume de dichromate de potassium nécessaire pour oxyder l’éthanol présent dans S1
b) En déduire le degré alcoolique de la boisson titrée
c) Ce titrage est appelé indirect, pourquoi ?
Données : masse volumique de l’éthanol : µ=790kg.m-3.
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Deuxième partie : La modulation d'amplitude
Lors de la transmission par ondes hertziennes, on utilise un émetteur et un récepteur.
1- Un des éléments essentiels de l'émetteur est le multiplieur (fig. 1) dont le rôle est ainsi défini.
On applique entre la masse et chacune des deux bornes X1 et Y1 du multiplieur une tension électrique :
 une tension us (t ) sur X1 qui correspond au signal modulant à transmettre ;
 une tension up (t ) sur Y1 qui correspond au signal porteur.
On récupère à la sortie du multiplieur une tension um (t ) qui correspond au signal modulé (voir figure 1) :
s (t ) = ku (t ) v (t ).
Dans l'expérience suivante, les tensions u (t ) et v (t ) sont délivrées par deux générateurs de tensions sinusoïdales (voir
figure 2).
Figure 1
Figure 2
Au moyen d'un oscilloscope bicourbe on visualise deux des tensions u (t ), v (t ) et s (t ). On obtient sur l'écran les
oscillogrammes de la figure 3 ci-après. Avant d'appliquer ces tensions, les traces du spot étaient confondues avec l'axe
médian horizontal de l'écran, et les réglages de l'oscilloscope sont indiqués figure 4 ci-après.
1. Dire pour chacun des oscillogrammes A et B de la figure 3 s'il correspond au signal modulant, au signal modulé ou
au signal porteuse.
2. Déterminer la fréquence du signal correspondant à l'oscillogramme A.
Déterminer la fréquence du signal de la porteuse (expliquer comment on procède).
3. Les tensions u (t ) et v (t ) sont de la forme :
u (t ) = U0 + Um cos t, où U0 est appelée tension de décalage ;
v (t ) = Vm cos  t.
À partir de la figure 3, déterminer les valeurs de U0 et de Um puis donner l'expression de u (t ). L'amplitude crête à
crête de la porteuse étant de 5 V, donner l'expression de v (t ).
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Figure 3
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Figure 4
Figure 7
2- Le récepteur d'ondes hertziennes est une chaîne électronique dont on va étudier certains étages.
a) Le premier étage étudié est un circuit constitué par une association condensateur-bobine en parallèle (figure 5). On
admettra que la fréquence propre d'un tel circuit est la même que celle du circuit série constitué par les mêmes
constituants.
Que veut dire « accorder » le circuit L, C sur un émetteur donné ?
Figure 5
b) Après réception du signal modulé, il faut le démoduler.
 Que signifie « démoduler » le signal reçu ?
 Cette démodulation est réalisée par l'étage suivant (figure 6) :
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Figure 6
Comment s'appelle le composant D ?
Pour comprendre les rôles de chaque partie de cet étage, on va les étudier à l'oscilloscope. On relie donc
successivement l'entrée A de l'oscilloscope :
- à la borne P, les deux interrupteurs K1 et K2 étant ouverts ;
- à la borne Q, les deux interrupteurs K1 et K2 étant ouverts ;
- à la borne S, K1 étant fermé, K2 étant ouvert ;
- à la borne T, K1 et K2 étant fermés.
On obtient les oscillogrammes 1 à 4 de la figure 7 ci-avant.
Noter pour chaque oscillogramme à quelle tension u PM , u QM , u SM ou u TM il correspond en indiquant s'il s'agit :
- de la tension modulée ;
- de la tension démodulée sans composante continue ;
- de la tension démodulée avec composante continue ;
- de la tension redressée.
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IV Chimie spécialité: Dosage du dioxyde soufre,SO2 total, d’un vin blanc(5 points)
Données
Masses molaires : MS=32 g.mol-1
Couples rédox : I2/ISO42-(aq)/SO2(aq)
MO=16 g.mol-1
I2/IO3-
MI=127g.mol-1
Principe
Pour éviter l’oxydation du vin, les viticulteurs ajoutent du dioxyde de soufre au moût de raisin ou au vin. Le dioxyde de soufre ajouté est
combiné en partie à certains des constituants du vin : sucres, éthanal, composés phénoliques… La teneur en dioxyde de soufre total d’un vin est
limitée par la loi à 450 mg.L-1.
Protocole
Le protocole officiel du dosage de SO2 dans le vin impose l’utilisation d’une solution titrante de diiode S’ à C’=1/128mol.L-1. On introduit dans
un erlenmeyer un volume V=25,0 mL de vin, auquel on ajoute 10 mL de solution de soude à 1 mol.L -1, on agite pendant cinq minutes. On ajoute
ensuit de l’empois d’amidon, puis, rapidement et en agitant, 4mL d’acide sulfurique à 6 mol.L-1.
On ajoute alors la solution S’ goutte à goutte jusqu’à l’apparition de la coloration de l’empois d’amidon en présence de diiode. Afin de récupérer
tout le dioxyde de soufre introduit on recommence tout le procesus dans des conditions plus « dures ». On rajoute pour cela dans le même
erlenmeyer 40 mL de la solution de soude et on continue à agiter pendant dix minutes.
On acidifie ensuite en ajoutant 5mL d’acide sulfurique et on recommence à ajouter goutte à goutte la solution de diiode S’ contenue dans la
burette jusqu’à la réapparition de la teinte bleu noir de l’indicateur en présence de diiode. Le volume de S’ globalement ajouté au cours des deux
étampes, vaut V’E=3,95mL.
L’action de la soude permet de libérer le dioxyde de soufre des différentes espèces avec lequelles il est combiné.
1 Etablir l’équation de la réaction qui a lieu entre le diiode et le dioxyde de soufre.
2 Pourquoi utilile-t-on de l’empois d’amidon ?
3 Le dosage réalisé est-il direct ou indirect ?
4 Le diiode n’est pas stable en solution basique : il disparaît pendant que se forment des ions iodate IO3- et iodure I- selon l’équation :
3I2(a) + 6OH- = IO3-(aq) + 5I-(aq) +3H2O
a) Monter qu’il s’agit d’une réaction d’oxydoréduction faisant intervenir deux couples que l’on précisera.
b) Quels sont les rôle joués par le diiode dans cette réaction ?
d) Pourquoi introduit-on de l’acide sulfurique avant d’ajouter la solution S’ ?
5 Déterminier la quantité de diiode introduit lorsque le volume de S’ ajouté est égal à V’ E ; en déduire la concentration du vin en dioxyde de
soufre, que celui-ci soit libre ou combiné .
Est-elle en accord avec la loi ?
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