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S'entraîner
Physique-Chimie • La matière
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Centres étrangers • Juin 2019
Le savon de Marseille
Intérêt du sujet • Certains procédés chimiques très anciens sont encore utilisés dans l'industrie. Avec ce sujet, tu vas découvrir le mode de fabrication d'un produit célèbre.
ph © Maceo/Adobe Stock
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. 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 :
C57H104O6 + 3 HO– → 3 C18H33O2– + C3H8O3
a) Indiquer la nature des entités chimiques de formules C18H33O2– et C3H8O3 en choisissant parmi les termes : atome, molécule, ion.
b) Donner le nom et le nombre de chaque atome présent dans la formule chimique C57H104O6 du constituant majoritaire de l'huile d'olive.
document 1 Étiquette d'une bouteille de solution d'hydroxyde de sodium (soude)
▶ 2. a) 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
b) Nommer l'ion responsable du caractère basique de la solution d'hydroxyde de sodium.
c) Citer 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
▶ 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.
▶ 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.
▶ 3. Modernisation de la meule
Le graphique ci-dessous 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.
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 :
document 3 Masse volumique de quatre huiles prélevées au port de Marseille
Lecture : la masse volumique de l'huile d'arachide est comprise entre 0,914 et 0,917 g/mL.
À partir de l'expérience ci-avant 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.
Les clés du sujet
Comprendre les documents
Répondre aux questions
Partie 1
▶ 1. a) Peu importe le nombre d'atomes dans une formule : elle représente un ion si elle contient une charge symbolisée par des + et des –.
Partie 2
▶ 2. Connaître la masse volumique d'un liquide nous permet de savoir s'il surnage ou s'il « coule » dans un autre liquide de masse volumique différente.
▶ 3. Tu dois faire un calcul et répondre en présentant un raisonnement. Pense à faire une rédaction courte et claire sans oublier de conclure.
Partie 3
1. La fabrication du savon de Marseille
▶ 1. a) La première formule C18H33O2– représente un ion tandis que C3H8O3 représente une molécule.
b) Dans la molécule de l'huile d'olive de formule C57H104O6, il y a 57 atomes de carbone, 104 atomes d'hydrogène et 6 atomes d'oxygène.
▶ 2. a) Le pH de la solution d'hydroxyde de sodium est supérieur à 7 car elle est basique. La bonne réponse est donc A : pH > 7.
info +
Les ions qui constituent la solution apparaissent sur le pictogramme.
b) L'ion responsable du caractère basique de la solution d'hydroxyde de sodium est le HO– : l'ion hydroxyde.
c) D'après le pictogramme de l'hydroxyde de sodium, on constate que la solution est corrosive. Il faut donc utiliser des lunettes de protection et des gants pour la manipuler.
2. L'huile d'olive et son extraction
▶ 1. Un mouvement circulaire et uniforme s'effectue suivant une trajectoire en forme de cercle et à vitesse constante.
▶ 2. D'après le texte, la masse volumique de l'huile d'olive est inférieure à celle de l'eau. L'huile se place donc au-dessus de l'eau après repos.
conseil
Utilise les informations données dans le texte d'introduction de la question.
▶ 3. D'après le graphique, l'âne effectuait 4,0 tours en 60 secondes. Sa vitesse était donc Vâne = 4 tr/min. Le moteur a une vitesse de rotation de Vmoteur = 6 tr/min.
remarque
Pour comparer deux vitesses, il faut qu'elles soient exprimées dans la même unité.
On constate que : Vmoteur > Vâne.
Le moteur ayant une vitesse plus élevée, il permet donc d'écraser les olives plus rapidement que l'âne.
3. Un label à conserver
Le stagiaire doit d'abord calculer la masse volumique de l'huile d'olive en utilisant le schéma de l'expérience.
remarque
Les deux schémas te permettent de calculer la masse de l'huile.
La masse de l'huile est donnée par m = 26,7 – 15,3 = 11,4 g.
La masse volumique de l'huile est donnée par ρ = = = 0,912 g/mL.
Cette valeur nous permet de voir que 0,910 g/mL < ρ < 0,916 g/mL.
Le stagiaire peut donc conclure que l'huile reçue par la savonnerie peut être classée comme huile d'olive car la valeur de sa masse volumique est comprise dans la gamme de valeurs données pour l'huile d'olive, dans le tableau du document 3. Néanmoins un doute subsiste : l'huile en question pourrait être également l'huile de colza d'après le tableau.