Bac S 2015 Métropole Correction © http://labolycee.org
EXERCICE II. DE LA CONSOMMATION D’UN SODA À SA CONSOMMATION (8,5 points)

1. La caféine
1.1.
N : Z = 7 Formule électronique : (K)2(L)5
L’atome N possède un doublet non-liant et 3 électrons engagés dans des doublets liants.

O :Z = 8 Formule électronique :(K)2(L)6
L’atome O possède deux doublets non-liants et 2 électrons engagés dans des doublets liants.

1.2. Formule brute de la caféine : C8H10N4O2
On vérifie que M = 194 g.mol-1 conformément aux données.

1.3. Les données indiquent que 75 mg de caféine correspond environ à deux canettes de soda : c = or n = donc c = . c = = 5,9×10–4 mol.L-1

2. L’acide benzoïque

2.1. L’équation de la synthèse (Étape (a)) montre de l’eau du côté des réactifs. Cette eau est apportée par la solution aqueuse d’hydroxyde de sodium.
Si l’on utilise des pastilles alors il n’y aura pas d’eau dans le milieu réactionnel, c’est pourquoi il semble préférable de ne pas les utiliser.
Remarque : Par ailleurs la dissolution des pastilles est très exothermique, ce qui peut être dangereux.

2.2. L’étape (a) de la synthèse de l’acide benzoïque correspond aux opérations,  et .
Dans l’étape  on ajoute de l’acide chlorhydrique ce qui correspond à l’étape (b).

2.3. Le chauffage permet d’augmenter la température qui est un facteur cinétique. Cela permet de réduire la durée de réaction. De plus le réfrigérant à eau permet d’éviter les pertes de matière.

2.4. Opération  : Réaction acide – base correspondant à l’équation de l’étape (b).
Diminution de la température qui entraine la précipitation de l’acide benzoïque (moins soluble à 0°C).
Opération  : filtration : récupération de l’acide benzoïque solide.
Opération  : séchage : élimination de l’eau éventuellement présente dans les cristaux d’acide benzoïque.

2.5. L’eau doit s’évaporer, il faut une température assez élevée. Mais l’acide benzoïque doit rester à l’état solide, or il possède une température de fusion de 122,4°C qu’il ne