Correction Dnb Centres étrangers 2019
PHYSIQUE – CHIMIE - Durée de l’épreuve : 30 min – 25 points
Toute réponse, même incomplète, montrant la démarche de recherche du candidat sera prise en compte dans la notation.
Le savon de Marseille
Fabriqué à partir d’un corps gras (beurre, huile, suif … ) et de soude, le savon possède des propriétés propices au lavage et à l’hygiène corporelle.
1. La fabrication du savon de Marseille (10 points)
1.1. La réaction entre l’huile d’olive et la soude est une étape de la fabrication du savon de Marseille. L’équation de la réaction chimique est :
\[\mathrm{C_{57}H_{104} O_{76} + 3\ HO^{-} \longrightarrow 3\ C_{18}H_{33} O_{2}^{-} + C_{3}H_{8} O_{3} }\]
1.1.1. Indiquer la nature des entités chimiques de formules $\mathrm{C_{18}H_{33} O_{2}^{-}}$ et $\mathrm{C_{3}H_{8} O_{3}}$ en choisissant parmi les termes : atome, molécule, ion.
L’ entité chimique de formules $\mathrm{C_{18}H_{33} O_{2}^{-}}$ est un ion car elle est électriquement chargée (signe -).
L’ entité chimique de formules $\mathrm{C_{3}H_{8} O_{3}}$ est une molécule (elle constituée de plusieurs atomes).
1.1.2. Donner le nom et le nombre de chaque atome présent dans la formule chimique $\mathrm{C_{57}H_{104} O_{76}}$ du constituant majoritaire de l’huile d’olive.
La formule chimique $\mathrm{C_{57}H_{104} O_{76}}$ est constituée de 57 atomes de carbone (de symbole C), de 104 atomes de d’hydrogène (de symbole H) et de 76 atomes d’oxygène (de symbole O)
1.2. Le document 1 présente l’étiquette d’une bouteille de solution d’hydroxyde de sodium (soude).
Document 1 ;
Corrosif
HYDROXYDE DE SODIUM
$\mathrm{(Na^{+}\ +\ HO^{-})}$
1.2.1. La solution d’hydroxyde de sodium est très basique. Parmi les propositions A, B et C, indiquer celle correspondant à la valeur de son pH.
A : pH > 7 B : pH = 7 C : pH < 7
Une solution basique a un pH > 7, la bonne réponse est donc la A.
1.2.2. Nommer l’ion responsable du caractère basique de la solution d’hydroxyde de sodium.
L’ion responsable du caractère basique de la solution d’hydroxyde de sodium est l’ion $\mathrm{HO^{-}}$.
1.2.3. Citer deux moyens de protection à recommander pour utiliser la solution l’hydroxyde de sodium en toute sécurité.
Le pictogramme indique que le produit est corrosif. Utiliser des gants et des lunettes de sécurité sont deux moyens de protection à recommander pour utiliser la solution l’hydroxyde de sodium en toute sécurité.
2. L’huile d’olive et son extraction (8 points)
2.1. Le broyage des olives
Les olives sont placées dans une meule pour être écrasées par une pierre. Autrefois, un âne entraînait la pierre, comme représenté ci-dessous. Le mouvement de l’âne était alors circulaire et uniforme.
Document 2 : Schéma du principe de fonctionnement de la meule
Donner la signification des termes circulaire et uniforme.
Le mouvement de l’âne est circulaire. Cela signifie que sa trajectoire est un cercle.
Le mouvement de l’âne est uniforme. Cela signifie que sa vitesse est constante (elle ne change pas).
2.2. Extraction du jus
Après avoir broyé puis pressé les olives, un jus composé d’huile d’olive et d’eau est récupéré. L’huile d’olive est non miscible avec l’eau et sa masse volumique est plus petite que celle de l’eau.
Schématiser le mélange eau – huile d’olive, après repos, dans un récipient. Légender le schéma.
Le schéma est à faire au crayon à papier et à la règle. L’huile d’olive est non miscible avec l’eau donc l’huile et l’eau constituent deux phases séparées. La masse volumique de l’huile est plus petite que celle de l’eau donc l’huile va se trouver se trouver dans la phase supérieure (au-dessus de l’eau).
2.3. Modernisation de la meule
Le graphique ci-contre indique le nombre de tours effectués par l’âne en fonction du temps.
Aujourd’hui, l’âne a été remplacé par un moteur dont la vitesse de rotation est de 6 tr/min (6 tours par minute). Montrer que l’utilisation du moteur à la place de l’âne permet d’écraser les olives plus rapidement en explicitant le raisonnement suivi.
D’après le graphique (voir la projection en rouge), l’âne effectue 3,0 tours par minute (60 secondes). Le moteur tournant a une vitesse de 6 tours par minute, il permet d’écraser les olives plus rapidement.
3. Un label à conserver (7 points)
Pour obtenir le label « savon de Marseille », l’unique corps gras autorisé est l’huile d’olive. Au port de Marseille, de nombreuses huiles différentes arrivent quotidiennement par bateau.
Un industriel possède une savonnerie qui produit exclusivement du savon de Marseille. Il demande à un stagiaire, de réaliser une expérience permettant de vérifier que l’huile reçue est effectivement de l’huile d’olive.
Voici l’expérience réalisée par le stagiaire :
A partir de l’expérience ci-dessus et en s’appuyant sur le document 3, indiquer si le stagiaire pourra conclure sur la nature de l’huile testée. Un raisonnement et des calculs sont attendus.
Pour trouver la nature de l’huile testée, il faut calculer sa masse volumique.
La masse volumique $\rho$ (en g/mL) est donnée par la relation :
\[ \large \rho = \frac{m}{V}\]
avec $m$ : masse (en g), $V$ : volume (en mL)
D’après l’expérience, la masse de l’huile testée est $m_{huile\ testée}\ =\ 26,7\ -\ 15,3\ =\ 11,4\ g $ (on soustrait la masse de l’éprouvette graduée vide afin de n’avoir que la masse de l’huile) et le volume de l’huile testée est de $V = 12,5\ mL$ (lecture sur l’éprouvette dans l’étape 2)
\[ \large \rho = \frac{11,4\ g}{12,5\ mL}\]
\[ \large \rho = \ 0,912\ g/mL\]
La masse volumique de l’huile testée est de $\ 0,912\ g/mL$.
D’après le document 3 (voir la projection en rouge sur le graphique ci-dessous), deux huiles sont possibles (huile de colza et huile d’olive). Le stagiaire ne pourra donc pas conclure sur la nature de l’huile testée.
