Le tabagisme. Bac ST2S 2025.

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Exercice 1 : La fumée de cigarette.
 La fumée de cigarette contient de nombreux produits hautement cancérigènes, dangereux pour le fumeur mais aussi pour son entourage. L'acroléine, molécule présente dans la fumée de cigarette est un irritant majeur. Sa formule topologique est donnée.
1. Écrire la formule développée de la molécule
 2. Sur cette formule, entourer un groupe fonctionnel présent dans la molécule et donner son nom.

 Parmi les constituants toxiques de la cigarette, on trouve également le polonium 210 qui est un élément radioactif. Son équation de désintégration s’écrit :
  21084Po →  20682Pb* + 42He
 3. Indiquer la nature de la désintégration radioactive mise en jeu.
Emission d'un noyau d'hélium : radioactivité de type alpha.
 4. Le noyau  20682Pb* est instable, il se transforme en un noyau stable 20682Pb . Préciser le type de radioactivité mis en jeu.
Emission g.
 Le toluène est aussi une espèce chimique présente dans le tabac. Si sa combustion est incomplète, alors elle conduit à la formation d’eau H2O et de monoxyde de carbone CO, gaz dangereux, potentiellement mortel.
5. Recopier et ajuster l’équation de la réaction modélisant la combustion incomplète du toluène :
2 C7H8 + 11 O2 →14CO + 8H2O.
Une patiente bénéficiant d'oxygénothérapie dispose d’une bouteille de dioxygène portable de 2,0 litres (L), à la pression P = 100 bars, à la température de 20 °C.
 6. Montrer que la quantité de matière de dioxygène contenue dans la bouteille comprimée est voisine de 8,2 mol.
Equation des gaz parfaits : PV = n RT.
n = PV / (RT) = 100 105 * 2 10-3 /(8,31 x(273+20))=8,2 mol.
7. En déduire que le volume de dioxygène utilisable à la sortie de la bouteille à la pression de 1,013 × 105 Pa est de l’ordre de 200 L à la température de 20°C.
V = n RT / P = 8,2 *8,31 *(273+20) / (1,013 105) =0,2 m3 = 200 L.
 8. La patiente doit maintenir en permanence un débit de dioxygène de 1,5 L·min-1 à la pression de 1,013 × 105 Pa. Calculer la durée d’utilisation de la bouteille.
200 / 1,5 =133 min.

Exercice 2 : Le tabagisme passif.
 Le tabagisme passif est défini comme l'inhalation involontaire de la fumée de tabac.
Document 1 : Les ions thiocyanate, marqueurs du tabagisme.
 L’acide cyanhydrique HCN est l’une des substances chimiques présente dans la fumée du tabac. L’exposition fréquente à cette substance est toxique. En se dégradant, elle produit des ions thiocyanate SCN- qui sont des marqueurs biologiques du tabagisme. Le dosage par étalonnage des ions thiocyanate dans la salive permet de mesurer l’exposition d’une personne à la fumée de cigarette. La concentration habituelle en ions thiocyanate dans la salive pour un non-fumeur varie entre 50 et 200 mg·L -1 . Chez les fumeurs, on peut rencontrer des concentrations voisines de 400 mg·L -1 . L’acide cyanhydrique peut réagir avec l’eau selon une réaction acido-basique.
1. Écrire l’équation de réaction de l’acide cyanhydrique avec l’eau. Les couples mis en jeu sont : HCN(aq) / CN- (aq) et H3O+ (aq) / H2O(l).
HCN(aq) +H2O(l) --> H3O+ (aq) +CN- (aq)
2. Justifier que HCN est un acide selon Brönsted.
HCN aq est susceptible de libéré H3O+ (aq). C'est donc un acide au sens de Brönsted.

Document 2 : Principe du dosage par étalonnage des ions thiocyanate.
 L’ion thiocyanate étant incolore, on le fait réagir avec des ions fer III pour former un ion coloré dont la concentration en quantité de matière est égale à la concentration initiale des ions thiocyanate SCN- (aq). Le dosage par étalonnage consiste à mesurer l’absorbance A, à une longueur d’onde correctement choisie, d’une gamme de solutions étalons de concentrations différentes afin d’obtenir une courbe d’étalonnage. Une solution mère S0 d’ions thiocyanate SCN- (aq) est préparée. Les solutions étalons sont obtenues par dilution de la solution mère avec une solution contenant des ions Fe3+(aq) . La concentration en ions thiocyanate dans l’échantillon de salive, préparé dans les mêmes conditions que les solutions étalons, est déterminée par lecture graphique à partir de la mesure de son absorbance.
On souhaite réaliser le dosage des ions thiocyanate dans la salive d’une personne non fumeuse selon le protocole décrit dans le document 2. Pour cela, on prépare une solution mère de thiocyanate S0 à la concentration en quantité de matière C = 3,44 × 10-4 mol·L -1 . On prépare 1,0 L de cette solution à partir du thiocyanate de potassium solide correspondant, KSCN(s), qu’on dissout dans de l’eau. Le solide libère ainsi des ions thiocyanate SCN- (aq) et potassium K+ (aq) lors de sa mise en solution. Données :
M(KSCN) = 97,2 g·mol-1 ; M(SCN- ) = 58,1 g·mol-1 .
3. Écrire l’équation de la réaction modélisant la dissolution du thiocyanate de potassium dans l’eau.
KSCN(s) -->K+aq + SCN-aq.
4. Montrer que la masse de thiocyanate de potassium solide à peser pour réaliser cette solution S0 est voisine de 33 mg.
3,44 10-4 x97,2 =3,33 10-2 g ou 33 mg.
 5. Décrire le mode opératoire pour préparer la solution S0.
Peser 33 mg de solide à l'aide d'une balance de précision.
Verser dans une fiole jaugée de 1,0 L contenant 1 /3  d'eau distillée.
Agiter jusqu'à dissolution.
Compléter jusqu'au trait de jauge avec de l'eau distillée.
Agiter pour rendre homogène.

... =  =
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 Spectre d’absorption de la solution contenant l’ion coloré.
 La courbe ci-dessous représente l’absorbance d'une solution aqueuse contenant l’ion coloré en fonction de la longueur d'onde.

6. Déterminer la longueur d’onde  optimale pour réaliser les mesures d’absorbance. Justifier la réponse.
Pour un maximum de précision on se place au maximum d'absorption.
À partir des mesures d’absorbance des solutions étalons, à la longueur d’onde optimale, on obtient la courbe d’étalonnage donnée ci-dessous. Elle représente l’absorbance A des solutions en fonction de leur concentration en masse d’ions thiocyanate, notée Cm(SCN˗ ).
La salive prélevée, diluée 40 fois, est préparée dans les mêmes conditions que les solutions étalons. La mesure de son absorbance est : A = 0,36. 7. Déterminer la concentration en masse de thiocyanate dans la solution de salive diluée.

Tenir compte de la dilution : 9 x40 = 360 mg/L ou 3,6 g / L.
 8. Déterminer en justifiant si la personne est victime de tabagisme passif.
La concentration habituelle en ions thiocyanate dans la salive pour un non-fumeur varie entre 50 et 200 mg·L -1 .
La personne est victime de tabagisme passif.



  
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