[PDF] TP de physique-chimie Seconde Atome ion. — Conservation du nombre

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TPde physiq ue-chimie

Seconde

Activit´eexp´erimentalen°1

M.Su et2nd

Caract´erisationetidentificationdesesp`eces chimiq ues(1`erepartie)

NOM: ......................................PRE NOM:.................................... Classe:....................

Comp´etencesNiveauValid´e

R´ealiser:Suivreunprotocole.ABCD

MobiliseretExploitersesconna issances :Testsd'identificationdesions.

Massevol umique.

ABCD Mettreenoeuvreuned´emar cheexp ´erimenta le:Me ttreenoeuvreun protocoleexp´erimen talpouridentifierdesions,mesurerunemassev olumique. ABCD

Comp´etencestravaill´ees

ContexteOnappelle testdereconnaissance,touttest chimiqueou physiquequi permetd'iden ti- fierlanatured'unee sp `ec echimique .On´etudieraicilamassevolumiquedecertainess olutions,des testchimiquesd'identific ationdesions.

I.Massevolumique

Unpr ´eparateurenpharmacieautilis´edesb´ echers contenantdel'eau,del'´etha no letdel'huiledepara

ne

pourfabriq uerunepr´eparationm´edicin ale.Cepend antiln'apasprissoind'´ecriresurchaq ueerlenmeyer

lanaturede sonc onten u. Commentidentifierlesli quidescontenusdanslesb´eche rs?

Documentn

1:Ma ssevolumique

Lamass evolumique!(rho)es tunegrandeurphysiquequic aract´ eriselamas sed'unmat´eriaupar unit´edevolume: m V

Onutil isesouventenchimiel'u nit´eg.mL

"1 "3 Pourd´eter minerexp´erimentalementlamassevolu miqued'unliquide, 1

Documentn

MassevolumiqueMiscibilit´e

Eau1,0g.mL

"1

Ethanol:oui,Huiledepa rafi ne:non

Ethanol0,82g.mL

"1

Eau:oui, Huil edeparafine:n on

Huiledepara

ne0,85g.mL "1

Eau:n on,Et hanol:non

Documentn

3:Mat´erieldisponible

- B´echersde100mL - Balance - Eprouvettesgradu´eesde25mL - Pipettesplastiques lesliquides. 2

II.Uneexp´eri encedeMarieCuriepourlesenfants

Protocole:

- Dansunb ´ec her,verserunvolumeV eau =15,0mLd'eau. - Yrajouterunegoutted'huile(2mLenviron). - Avecunautr eb´ech er,remplirlabu retteavecdel'´ethanolpu r. - Verserpetite`ap etitdansle1erb´ec herdem ani`ere`acequel abulled'hui lesoit ensuspens iondans lem´ elange(eau+´ethanol).

1.Releverlevolume d'´ethanol vers´e:V

´ethanol

2. Ondonneci-dessous, l'´ev olutiondela massevolumiquedel'alcool(m´elangeeau+ ´ethanol) enfonct iondupourcentagem assiqued' ´ethanol.Grˆaceaugraphique,donn erlesvaleursdela massevolumiquedel'eaue tdel'´e thanolpur. 3

3.Quelleestla conditionpour quelagoutte d'huileflotte danslem´elangeeau +´ ethanol?

4.Calculerlepourcentagema ssiqu ed'´ethanoldansl'alcoolr´ealis´e (eau+´ethanol).

5.End´ eduirealorslavaleurdelamassev olumique!

h del'h uile.

6.Calculerlamassedel' alcoolr´eal is´e.Mont reralors queV

alcool !V eau +V

´ethanol

4

III.Lacouron ned'orduroiHi´eron

Pourr´epondr e`alaquestiondusouverain,Ar chim`e decom men¸ca`aremplirunvased' eau`ar as-bord.Il

introduisitensuite,une`aune ,50pi`ecesd'ordanslev ase etmesurale volumedel'eauqui s'en ´etait

´ech app ´e.

Ilpr oc´edaensuitedelamˆememani `erepourlacouronneet d´ecouvri tquela quantit´ed'eau ´etaitplus

importantequecelle`alaquelleon auraitpus 'attendresiell eavait ´et´econstitu´eed'or .

Donn´ees:

Massed' unepi`eced'or:1,4g

Massede lacouronn e:1,32kg

1. Lorsdel'int roduct iondespi`eces,Archim`edeamesur´eunvolumed 'eaude3,6 mL.D´eterminer lamass evolumiquedel'ordespi `eces.

2.Silac ouronn eavait´et´eenor,quelvol umed'eauArchim`e deaurait-ilmes ur´e?

3.Quelleestla densit´e del'or?

5

IV.Testsd'identific ationdesions

Quatreexplorateurs reviennentde r´egionsdi

´erentesduglobe.

Chacunram`eneunflac oncontenantl'eauduli euexpl or´e:danslasall e,ilyadonc4flaconsportant l'indicationA,B,C,DouE.

Documentn

4:Li euxdespr´el`ev ementsdans lemonde

Documentn

6

Documentn

6:Ta bleaur´ecapitulatifd equelquestestsd'identificationdesions:

Ionstest ´esR´eactifsutilis´esObservations

CalciumCa

2+

Oxalated'ammo-

nium

Pr´ecipit´eblanc

Ionnitr ateNO

3

Permanganateaci-

difi´e+grenailled e zinc

D´ecolorationdelaso-

lution

Ionamm oniumNH

4

HydroxydedesodiumD´egagementgazeux

d'ammoniac,quico- loreenbleuunpapier pHhum idifi´e

Ionsulfate SO

2! 4

ChloruredebaryumPr´ecipit´eblanc

Ionplomb Pb

2+

Sulfuredesodium Pr´ecipit´enoir

Ioncarb onateCO

2! 3

Acidechlorhyd riqueE!ervescencedue`a

und´ egagementdedi- oxydedecarbon e

Ionpot assiumK

Picrated esodiumAiguillesjaun es

Ionchlor ureCl

Nitrated 'argentPr´ecipit´eblancqui

noircit`alalumi `ere

Ioncuivre (II)Cu

2+

HydroxydedesodiumPr´ecipit´ebleu

Ionfer( II) Fe

2+

HydroxydedesodiumPr´ecipit´evert

Ionfer( II I)Fe

3+

Ionphosphate PO

3! 4

Nitrated'argen tPr´ecipit´ejaunˆatre

(a) Enut ilisantlesdonn´eesfourniesetlefai tqu'i lyaeuunepollutiond efer(II)dansl'eau duG randlacsal´e vousde vezr´epondre`ace ttequestion:

D'o`uvientl'eau rapport´eepar

l'explorateurquivousaconfi ´es agourde? 7 (b) Questionsuppl´ementaire :Ecrireles´equationsbilansdetouteslesr´eacti ons chimiquesdestests d'ions. Fin 8

Activit´eexp´erimentalen°2

M.Su et2nd

Caract´erisationetidentificationdesesp`eces chimiq ues(2`emepartie)

NOM: ......................................PRE NOM:.................................... Classe:....................

Comp´etencesNiveauValid´e

R´ealiser:Su ivreunprotocole.ABCD

MobiliseretExploitersesconna issances :Te mp´eraturedechangement d'´etat.CCM. ABCD Mettreenoeuvreuned´emar cheexp ´erimenta le:Mett reenoeuvreunpro - tocoleexp´erimenta lmesurerunetemp´eraturedechangementd'´e tatetr´ealiser uneCCM. ABCD Valider:Exp loiteretinterpr´eterdesobserv at ions.ABCD

Comp´etencestravaill´ees

ContexteOnappelle testdereconnaissance,touttestc himiqueouph ysiquequip ermetd'iden-

tifierlanatured'unee sp` ece chimique. Ond´etermineraicilatemp´eraturedefusionc aract´eristique

d'uneeauetonr´eali serauneCCM sur descolor antsalimentaires.

I.Temp´eraturedechangementd'´etat

Pla¸consuntube`aessaisco ntenan tdel'eaud´em in´era lis´eedansunm´ela nger´efrig´erant(glacep il´eee tsel).

Introduireunesondethermom´etr iquedanst ube`aessaisetfi xerlemontage`al'aidedelapinceetdela potence.Relevonsalorsla temp´eraturedel'eaudans letubetoutesles minute s.

Documentn

1:Mat ´erieldisponible

- Untherm om`etreouunesondethermom´etrique - Unchr onom`etre(voiremontre) - Eaud´ emin´eralis´ee - Desgla¸cons - M´elanger´efrig´erant:g lacepil´ee+sel - B´echerde250mL - Tube`aess ais - Potence+pince 1

1.Expliquerleprincipedel 'exp´eri ence.Faireunsch´emal´egend´e.

2.Releverl'´ev olutiondelatemp´eraturedansletube`a essaiaucours dutemps.

Tempst(min)

Temp´eratureT(°C)

Tempst(min)

Temp´eratureT(°C)

Tempst(min)

Temp´eratureT(°C)

Tempst(min)

Temp´eratureT(°C)

Tempst(min)

Temp´eratureT(°C)

Tempst(min)

Temp´eratureT(°C)

2 3. Repr´esentergraphiquementl'´evolutionde latemp´eratureenfonction dutemps.Pr´eciser l'´echelle,nommerlesaxesetdonne runtitre.Unefoisles pointspl ac´es,tracer `alama in lev´eelacourbedeten dance passantaupluspr`esd esp oints. 4. D´ecrirel'´evolutiondel acourbedelatemp´eratureenfonct iondut emps, etinterpr´eterles di!´erentesparties. 5. Comments'appellece changementd'´etat?Aquelle tem p´eraturecaract´eristiquea lieulechan- gementd'´etat ? 3 II.LaChrom atographiesurCoucheMince(CCM)decolo rants alimentaires

LaCCMestunem ´etho dedes ´epar ationetd'identificationd'esp`eceschimiquescontenues dansun m´elange.

! - Traceruntraitauc rayon` apapiersurunpa pierfil tre`a1cmdubordinf ´erieu rdelabandede papier(Attention, nepastropappuyersurvotrecrayon). - Al'a ided'uncure-den tcoup´een2, d´eposerunetoutepetitegout tedechacundes4colo rants (jaune,vert,bleu etrouge)surlalignede depˆot.Lese spacerleplus vitepossible maispastrop pr`esdesbords! - Verserunpeud '´eluan t(eausal ´ee)dansunecuve`achromatog raphiedem ani`ere`acequ elaligne ded´epˆ otsoitunpeuendessousduni veaudel'´ eluant. - Plongerlepapierdans lacuv edechromatographie etrefermerl `aavec lecouvercle. - Attendrequel'´eluantmo nteparcapi llarit´ejusqu'`aenviron2cmd uhautdupapier.

1.Faireunsch´emade l'exp´er ience.

4

2.Observeretfaireun sch´ emadela plaqueapr` es´elution.

3.Est-cequechaqueco lorantest unm´elangeouuncor pspur?Justifier

4.

Calculerlerapport frontalR

f =h!Hdecha quetacheenmesuranthladista nceentrelaligne ded´epˆ otetlatacheetHladista nceentrel'´eluantetlal igneded´epˆo t. Fin 5

Activit´eexp´erimentalen°3

M.Su et2nd

Variabilit´eduvolumemesur´eparunever rerie

NOM:...................................... PRENOM :.................................... Classe:....................

Comp´etencesNiveauValid´e

R´ealiser:Me suresdemasseetdevolu me.Uti lisationdePytho npourf aire desdiag rammes. ABCD MobiliseretExploitersesconna issances :Masse. Volume. CCM.ABCD Mettreenoeuvreuned´ema rcheexp ´eriment ale :Me ttreenoeuvreun protocoleexp´erimentalpourmesu rerdi!´erentesmassesetvolum es. ABCD Valider:Exp loiteretinterpr´eterdesobserv at ions.ABCD

Comp´etencestravaill´ees

ContexteNousallons pr´elever25,0mLd' eaudistill´ee`al'aidededi!´ere nte st ech niq ues (pe s´ee ,

pr´el`evement`al'´eprouvettegrad u´ee,aub ´echeret`alapipettejaug´ee)

I.Exp´eriences

Documentn

1:Sc h´ematisationdelaverrerie

1 Onpr´ eparerauntableaucontenantlesmesuresde touslesgroup ess ouslaforme:

N°dugroup e12345678

Pr´el`evement

`al' ´ep rou vette

Pr´el`evement

`ala bur ett e

Pr´el`evement

`al api pet te jaug´ee

1.Videzets´ech ezparf aitementleb´echer,me surerpr´ecis´ementsamasse`avideetnot ezl`a.

2. Enut ilisantune´eprouvettegradu´ ee,versez25,0mLd 'eaudansleb´echer,etmesurezlamasse totale.End´ eduirelamasse d'eaupr´elev´ee.

3.Fairelesch´emade votreex p´erience.

4. Regroupertouteslesmesuresco nvertiesenvolumeda nsletabl eau.Puis,tracezl'h istogramme devaleu rssurungraphique`al afin.

5.Videzets´ech ezparf aitementleb´echer,me surezpr´ecis´ementsamasse`avideetnot ezl`a.

2 6. Versez25,0m Ld'eauaveclabu rettegr adu´eedansle b´echer,etmesu rezlama ssetotale.En d´eduirelamassed'eaupr´el ev´ee.

7.Faitesunsch´emade l'exp´er ience.

8. Onregroup etouteslesmesuresconvertiesen volumedans letableau,et onajoutera l'histo- grammedes valeurs` alafin.

9.Videzets´ech ezparf aitementleb´echer,me surezpr´ecis´ementsamasse`avide,etno tezl`a .

10. Enut ilisantunepipettejaug´eever sez25,0mLd'eaud ansleb´echer,etmesurezla massetotale.

End´ eduirelamassed'eaupr´elev´ee.

11.Faitesunsch´emade l'exp´er ience.

3 12. Onregro upetouteslesmesuresconvertiesen volumedans letableau,et onajoutera l'histo- grammedesv aleurs`a lafin.

13.Tracezlestroishi stogramm es.Quelleestlav errerielapluspr´ecise?

II.UtilisationdePython

Expliquerlesdi!´ere nte spa rti esd ece pr ogr amm ePy tho n. 4 Modifierleprogrammep ourtracerl eshistogrammesainsiquecalcul erlesmoyenne setles ´eca rt- typ ede fa¸ con `a obt eni run efig ure dec ety pe. R´esultatsobtenusnum´eriquem entsont-ilsenaccordavecvo sr´esultatspr´ec´edents. Fin 5

Activit´eexp´erimentalen°4

M.Su et2nd

Dissolution,dilutionet´echellede teinte

NOM:...................................... PRENOM :.................................... Classe:....................

Comp´etencesNiveauValid´e

R´ealiser:Mett reenoeuvreunp roto cole.Manipulerdes´eq uation s..ABCD MobiliseretExploitersesconna issances :Di ssolution.Dilution.Echelle deteint e. ABCD Valider:Exp loiteretinterpr´eterdesobser vat ions.Confronterdesvaleurs exp´erimentales`adesvaleursattendues. ABCD

Comp´etencestravaill´ees

ContexteLesulf atedecuivredeformulec himiqueCuSO

4 estsoli de`atemp´eratu reambian te.Il peut(comme lesucreenpoudre)sedissoud redan sl'eau.Ono bti entalorsunesolution aqueu sede sulfatedecuivreayant unecou leurbleueplusoumo insfonc´eeselons aconcent ration.Onsepropose

der´ea liserune´echelledeteint e`al'aid ed'unedissolutionsuiv ied'un edilutionafind' encadrer la

concentrationmassiqueinconnued'u nesolution.

I.Pr´eparationd'unesolutionpardiss olution

Ond´ esirepr´eparer100mLd'unesolution aqueusedesulfatedecuivredeconcentrationmassique C 0 =0,1 g.mL !1

Documentn

1:Pr otocoledeladissolution

3/4 III. La v errerie d'une dilution et d'une dissolution

1. La di lution

Une dilution consiste à diluer une solution aqueuse (solution mère) de manière à obtenir une nouvelle

solution de concentration moins élevée (solution fille).

Méthode :

2. La d issolution

Une dissolution consiste à dissoudre un soluté dans un solvant.

Méthode :

IV. Pour bie n manipuler en T.P.

L'évaluation des capacités expérimentales évalue l'aptitude du candidat à manipuler le matériel utilisé en TP de

Physique/Chimie. Il est de ce fait indispensable de bien connaître le nom et l'utilisation de ce matériel. Le candidat

doit réaliser l'expérience qui lui est proposée puis rendre compte de ses résultats et de ses observations dans un

Verser de la solution

mère dans un bécher et prélever un volume précis de la solution mère à l'aid e d'un e pipette jaugée.

Vider la pipette

dans une f iole jaugée du volume désiré.

Compléter la fiole avec de

l'eau distillée jusqu 'au trait de jauge en tenant compte du ménisque.

Pour finir, boucher

et agiter la fiole.

Prélever la masse de

soluté nécessaire à l'aide d'une coupelle et d'une balance.

Introduire le soluté

dans une fiole jaugée du volume désiré.

Ajouter de l'eau

distillée dans la fiole jusqu'au 2/3 et agiter jusqu'à dissolution complète du soluté.

Compléter la fiole

avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jau ge en tenant compte du ménisque.

Pour finir, boucher

et agiter la fiole. 1 Pourpr´epare runvolumeVdesolut iondeconcentrationmassique Cpardissolut iond'uncompos´e solide,ilfaut: - Calculerlamassedesoli de`apr elever. - Peser`al'aide d'uneb alance´electroniq uelamassedesol idedansunecoupelleenn 'oubliant pasdefaire latar e. - Introduirelesolidedansunefiolejau g´eedev olumeV`al'ai dedunentonnoir`a solideet rincerlacoupellee tl'en tonnoir`al'eaudistill´ee. - Ajouterdel'eaudisti ll´eea u2/3environ.Bo ucheretagiterpourdissoudretou tlesoli de.

- Compl´eterd'eaudistill´eejusqu 'autraitdejauge .Boucher,agiterpourhomog´e n´eiser.Fermer

lafiole` al'aided'un bouchon.

Documentn

2:Mat ´erieldisponible

- Sulfatedecuivresolide - Balance´electronique - Coupellesetspatules - Entonnoirs`asolide - Pipettesplastiques - Fiolesjaug´eesde1 00mL - Eaudi still´ee II.D´eterminationdelamassevolumiquedelasolu tion commerciale 1. Qu'appelle-t-onconcentrationmassique ensolut´eoutitre massique?Donner larelationen pr´ecisantlesgrandeursphysi quesetl eursunit´es. 2.

Quelleest lamassede sulfatede cuivresolidem

0 `apr´ eleverpourr´ealiserunesolut ionaqueuse desulf atedecuivredeconcent ration massiqueC 0 =0,1g.mL !1 3.

R´ealiserladissolution.

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