Préparation et dosage de l’éthanol contenu dans le vin

Bac blanc de Physique et Chimie Enseignement obligatoire

Détermination du degré alcoolique d’un vin

« On appelle degré alcoolique d’une boisson alcoolisée, le volume (exprimé en mL) d’éthanol contenu dans 100 mL de cette boisson, les volumes étant mesurés à 20°C. »On l’exprime en % vol.

 Questions préliminaires

1. Montrer que la réaction (1) est bien une réaction d’oxydo-réduction en faisant apparaître le transfert d’électrons entre les deux couples donnés. Couples d’oxydo-réduction: CH3CHO / CH3CH2OH NAD+ / NADH
2. Quel est le rôle du catalyseur ?

Étalonnage du spectrophotomètre

On réalise une gamme de quatre solutions étalons; chaque solution étalon contient :
– NAD+ en excès,
– Le catalyseur,
– Une solution de concentration massique connue en éthanol.
On mesure l’absorbance de chaque solution étalon et on obtient les résultats suivants :
Solution étalon S1 S2 S3 S4
Concentration massique Cm
en éthanol en mg.L-1 50 100 200 300
Absorbance : A 0,08 0,16 0,32 0,48
1. Lors du réglage initial, quelle valeur doit-on donner à l’absorbance de la solution de référence avant toute mesure ?
2. Tracer la courbe A en fonction de la concentration massique.
3. Montrer que la représentation graphique est en accord avec la loi de Beer-Lambert A = kCm. Déterminer la valeur de k en L.mg–1.

Préparation et dosage de l’éthanol contenu dans le vin

On distille 20 mL de vin ; le distillat est ensuite ajusté à 200 mL avec de l’eau distillée pour obtenir une solution appelée D.
On prépare l’échantillon à doser par spectrophotométrie en introduisant :
– 1 mL de solution D,
– Le catalyseur,
– NAD+ en excès,
dans une fiole jaugée de 50 mL que l’on complète avec de l’eau distillée.
L’absorbance mesurée pour cet échantillon vaut: Ae = 0,30.
1. Montrer que l’échantillon préparé correspond à une dilution au 1/50e de la solution D.
2. Par une méthode de votre choix à préciser, déterminer à partir de l’absorbance mesurée Ae la concentration massique en éthanol de l’échantillon étudié.
3. En déduire la concentration massique en éthanol :
a) de la solution D.
b) du vin.
4. Déterminer alors le degré alcoolique du vin.
Donnée: – Masse volumique de l’éthanol supposée constante dans le domaine de concentration considéré: 0,80 kg.L-1

Deuxième partie : cinétique de la fermentation malolactique

L’équation de la fermentation malolactique est :
COOH-CH2-CHOH-COOH = CH3-CHOH-COOH + CO2
Acide malique Acide lactique
Le dosage enzymatique de l’acide malique restant dans le vin a donné les résultats suivants pour une température de fermentation maintenue à 20°C
Concentration massique Cm(t) en acide malique (g.L-1) 3,5 2,3 1,6 0,8 0,5 0,27 0
Date t (en jours) 0 4 8 12 16 20 28
1. Montrer que la concentration molaire en acide malique restant dans le vin à l’instant t s’exprime par: [acide malique] (t) = .
En déduire la quantité de matière d’acide malique n acide malique (t = 0) initiale dans un litre de vin.
2. A l’aide d’un tableau descriptif de l’évolution de la réaction, montrer que l’avancement à l’instant t de cette réaction pour un litre de vin se met sous la forme :
x(t) = 2,6 x 10–2 – n acide malique (t)
3. La courbe représentant les variations de x en fonction du temps t est donnée en annexe.
a) Comment peut-on, à partir du graphe, évaluer la vitesse volumique de réaction à l’instant t ? (aucun calcul n’est demandé).
b) Commenter l’évolution de la vitesse volumique de la réaction au cours du temps.
4. Définir et déterminer le temps de demi réaction. Données: MC = 12 g.mol-1; MO = 16 g.mol-1 ; MH = 1,0 g.mol-1

Exercice 2 : évolution de la réaction de l’ammoniac avec l’eau (6,5 points)

Une bouteille d’ammoniaque du commerce comporte l’indication 22 ° Bé, ce qui correspond à une concentration molaire C0 = 10,9 mol.L-1.
Cette solution sera nommée S0.
Dans une solution aqueuse d’ammoniac, l’équilibre entre l’ammoniac NH3 et les ions
ammonium NH4+ s’écrit :
NH3 (aq) + H2O (I) = HO– (aq) + NH4+ (aq).
Données (valeurs à 25 °C):
Quotient de la réaction de l’ammoniac avec l’eau à l’équilibre : Qr,éq= 1,58.10–5
Produit ionique de l’eau : Ke = 1,00.10–14