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CHIMIE 1 : ETUDE DE LA COMPOSITION DES LIQUIDES

Sciences Physiques

Lycée Pierre André Chabanne

Chimie 1 : Etude de la composition des Liquides

Classe : Cap ATMFC

Notion de réactions chimiques Objectifs :  Connaître la concentration  Acidité, basicité d’une solution

Année 2012-2013

Etrêtre capable de :  Savoir calculer la masse molaire moléculaire ;  Ecrire l’équation d’une réaction chimique ;  Déterminer la concentration molaire ou massique d’une espèce chimique présente dans une solution ;  Réalisation une dilution et préparer une solution de concentration donnée.  Reconnaître expérimentalement le caractère acide, basique ou neutre d’une solution.  Réaliser un dosage acide-base.

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Chimie 1 : Etude de la composition des Liquides

Chimie 1 : Etude de la composition des Liquides PARTIE A : LES ATOMES

I.

Investigations

Méthode : 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Je formule des hypothèses J’élabore un protocole expérimental Je fais valider par l’enseignant le protocole Je présente et j’interprète mes résultats Je valide ou je ne valide pas mes hypothèses Je réponds à la situation du problème

Introduction Le présent chapitre concerne le sous module HS2.2.Comment établir la composition d’un liquide d’usage courant ?

Dans la suite de ce chapitre on répondra aux problématiques suivantes : Activité 1 : Le sérum physiologique est un produit pharmaceutique utilisé pour le lavage nasal ou oculaire. C'est en fait une solution aqueuse de chlorure de sodium (NaCl) de concentration massique donnée. Pour les adultes : Cma = 9 g/L . Pour les enfants : Cme = 1,8 g/L . Comment préparer ces deux solutions ?

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Réponses : 1) Préparation du sérum physiologique pour adultes : On cherche la masse m nécessaire du chlorure de sodium permettant de préparer un volume V = 50 mL de sérum physiologique de concentration Cma = 9 g/L.

1 : Comment appelle-t- on l’opération permettant de préparer une solution à partir d’un composé ionique (chlorure de sodium solide) ?  Dilution

 Dissolution

Réaction chimique 2 : On rappelle que Cma 

m . Calculer la masse m, arrondir au dixième, de chlorure de V

sodium à peser pour préparer un volume V = 50 mL de sérum physiologique de concentration Cma = 9 g/L. Calcul : ……………………………………………

……………………………………………

m = ………………

Résultat :

(valeur + unité)

3 : Préparer la solution en suivant les instructions suivantes :  Peser dans une coupelle une masse m de pastilles de soude.  Remplier la fiole jaugée de 50 mL, à moitié, avec de l’eau distillée.  Verser le contenu de la coupelle dans la fiole jaugée.  Boucher la fiole et homogénéiser puis compléter au trait de jauge avec de l’eau distillée.  Boucher la fiole et homogénéiser puis compléter au trait de jauge avec de l’eau distillée.

2) Préparation du sérum physiologique pour enfants : On cherche à déterminer le volume V à prélever dans la solution préparée dans la partie 2 (solution pour adulte) afin de préparer un volume V’ = 50 mL de la solution de sérum physiologique pour enfant d’une concentration Cme = 1,8 g/L.

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1 : Comment appelle-t- on l’opération permettant de préparer une solution à partir d’une solution beaucoup plus connectée ?  Dilution

 Dissolution

 Réaction chimique

2 : Utiliser la relation V  Cma = V '  Cme pour calculer le volume V à prélever. Calcul : ………………………………… V= ………………………………… Résultat : ………..…………

3 : Préparer la solution en suivant les instructions suivantes :  Verser de solution mère dans un bécher propre et sec.  Aspirer le volume V de la solution mère avec la pipette jusqu’à ce qu’il dépasse légèrement le trait de jauge puis ajuster au trait  Verser le contenu de la pipete dans la fiole jaugée.  Boucher la fiole et homogénéiser puis compléter au trait de jauge avec de l’eau distillée.

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Activité 2 : La teneur en acide lactique d’un lait est un bon critère de fraîcheur. L’objectif est de déterminer la fraîcheur du lait testé en mesurant son degré d’acidité total qui s’appelle degré DORNIC(°D). Comment déterminer la fraicheur d’un lait ?

Réponses : La teneur en acide lactique d’un lait est un bon critère de fraîcheur. L’objectif est de déterminer la fraîcheur du lait testé en mesurant son degré d’acidité total qui s’appelle degré DORNIC(°D). Comment déterminer la fraicheur d’un lait ?

Définition : Le dosage acido-basique est utilisé afin de déterminer la concentration inconnue d’une solution composée d’un acide ou d’une base………………………………………………………………….

● Principe : Il s’agit de doser l’acide lactique contenu dans un lait avec de la soude de concentration molaire C soude = 0,05 mol/L afin de déterminer sa concentration C0.

● Mode opératoire : • Dans le bécher étiqueté « dosage », verser V0 = 20,0 mL de lait prélevé dans le bécher étiqueté « LAIT » à l’aide d’une pipette jaugée. • A l’aide d’une éprouvette graduée, ajouter 100 mL d’eau distillée dans le bécher « dosage ». • Ajouter 10 gouttes de phénolphtaléine • Mettre le barreau magnétique dans le bécher étiqueté « dosage ». • Remplir la burette de soude de concentration molaire C soude = 0,05 mol/L. • Ajuster le niveau de la soude au niveau zéro de la burette en faisant écouler l’excédent de solution dans le bécher étiqueté « récupération des produits usagés ».

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• Placer, alors, le bécher étiqueté « dosage » et l’agitateur magnétique sous la burette. • Régler l’agitateur afin d’homogénéiser le mélange lait-eau distillée-phénolphtaléine. • Verser, à la burette, mL par mL, de la soude dans le bécher étiqueté « dosage » et remplir le tableau suivant au fur et à mesure : Volume V(mL)

0

2

4

6

8

9

10

11

13

15

17

19

20

Couleur

• Arrêter l’agitation et noter le volume où se produit le changement de couleur : VE = …………..mL ● Exploitation: La concentration est donnée par la formule suivante la formule suivante :

C0 

Csoude  VE  M AH V0

Q1 : Calculer

C0 

La concentration molaire de la soude Csoude  0, 05 mol / L Le volume à l'équivalence de soude :V en mL  E  La masse molaire de l'acide lactique : M AH  90 g / mol  Le volume de lait :V0  20, 0 mL

.................................................. ......................

C0

Q2 : Le degré Dornic est donné par la formule suivante : D 

D

........................... ................

= ……………………… g/L

C0 . Calculer D. 0,1

D  ...............................D

Q3. Indiquer par une croix la position du lait testé sur l’échelle suivante :

Q4. Commenter le résultat trouvé par une phrase. …………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………

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II.

Historique

 Antoine Lavoisier (1743- 1794 ; Paris) est un chimiste, philosophe et économiste français. On lui doit en particulier la découverte

de la formule chimique de l’eau, l’identification

des éléments, la composition de

l’air.

 S. P. L. Sorensen est un chimiste

danois (1868-1939). On lui doit en particulier la

découverte de Ph en 1909.

III.

Liquides d’usage courant : quelle quantité des composants ?

1) Que signifie la masse molaire ? Les boissons sucrées non alcoolisées contiennent essentiellement du saccharose et du glucose. On désire préparer 50 mL d’une solution sucrée par dissolution de saccharose et 50 mL d’une solution sucrée par dissolution de glucose. Glucose

Saccharose

C6 H12O6

C12 H22O11

Masse molaire :

Masse molaire :

M = 180

M = 342

g/mol

g/mol

1. Observer les étiquettes et indiquer la nouvelle grandeur et l’unité qui y figure. …………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………….. En, chimie, la quantité de matière se compte en mole (symobole : mol). Une mole d’atomes (ou de molécules) est un « paquet » contenant 602 mille milliarsds de milliards d’atomes (ou de molécules). Ce nombre est appelé la constante d’Avogadro. On écrit : N A  6,02 1023 . La masse molaire atomique M est la masse d’une mole d’atomes. Pour chaque atome, on peut

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lire cette valeur dans la classification périodique. Elle s’exprime en g/mol

2. Rechercher dans la classification périodique les masses molaires atomiques des atomes suivants : M(H) = …………….

M(C) = …………….

M(O) = …………….

3. Vérifier la masse molaire moléculaire du saccharose et du glucose.

La masse molaire moléculaire est la masse d’une mole de molécules. Elle est égale à la somme des masses molaires atomiques de tous les atomes présents dans la molécule.

Saccharose

Glucose

…………………………………………………

……………………………………………….

…………………………………………………

……………………………………………….

Application : Calculer les masses molaires moléculaires des molécules suivantes : Dioxyde de carbone de formule brute CO2

Nicotine de formule brute C10 H14 N 2

……………………………………………

……………………………………………………..

……………………………………………

……………………………………………………..

2) Comment préparer une boisson sucrée par dissolution ?  La quantité de matière : La quantité de matière d’un échantillon est :

m n M

m represente la masse de l'échantillon en gramme   M sa masse molaire en g/mol n la quantité de matière en mol 

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 La concentration massique : La concentration massique Cm d’un constituant d’une solution est :

m Cm  V

m represente la masse de constituant (soluté) en gramme  V le volume de la solution en litre C la concentration massique en g/L  m

 La concentration molaire : La concentration molaire d’une espèce chimique est :

n C V

n represente la quantité de matiere de l'espèce chimique en mol  V le volume de la solution en litre C la concentration molaire en mol/L 

1. Noter la masse molaire moléculaire du saccharose et du glucose Saccharose : ……………………..…….. Glucose : ……………………………. 2. Ecrire l’expression de la concentration molaire C en fonction de m, M et V. ……………………………………………………………………………………………………..………… …………………………………………………………………………………………..……………………

3. En déduire m en fonction de C, M et V : 4. Calculer la masse m du saccharose nécessaire pour préparer 50 mL de la solution de concentration molaire C = 0,2 mol/L. …………………………………………………………………………………………..…………………… ……………………………………………………………………………………………..………………… 5. Calculer la masse m du glucose nécessaire pour préparer 50 mL de la solution de concentration molaire C = 0,2 mol/L. ……………………………………………………………………………………………..………………… ……………………………………………………………………………………………..…………………

6. Compléter le tableau récapitulatif suivant :

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Concentration molaire en mol/L

Volume en L

Masse de poudre à peser en g

Saccharose Glucose 7. Les solutions ont la même concentration molaire, ont-elles aussi la même concentration massique ? ……………………………………………………………………………………………..………………… ……………………………………………………………………………………………..…………………

3) Que signifie la devise de Lavoisier « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme ?

1. Lire les pictogrammes indiqués par les étiquettes des produits à utiliser dans cette expérience et prévoir les équipements de sécurité. …………………………………………… …..……………………………………….. 2. Réaliser le montage ci-contre :  Mettre environ 2g de carbonate de calcium dans le gant et 20 mL d’acide chlorhydrique,

avant

après

puis noter la masse m1 = …………… g  Faire tomber le morceau de craie dans le bécher, puis noter la masse m2 = ………………………. g 3. Observer ce qui se passe dans le bécher et noter vos observations. ………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………...… 4. Pourquoi peut-on parler d’une réaction chimique ? …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………...………………… 5. Quels sont les gaz susceptibles de se dégager ? ………………………………………………………...

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6. Quel est le gaz qui s’est dégagé ? ………………………………………………………………………. 7. Ecrire l’équation-bilan de la réaction chimique en utilisant les formules : Les réactifs : le carbonate de calcium (CaCO3) et l’acide chlorhydrique (HCl) Les produits : le chlorure de calcium (CaCl2), le dioxyde de carbone (CO2) et l’eau (H2O) ……………………………………………………………………………………………………….……… 8. Le fait de réaliser la réaction sur une balance électronique a permis de faire un constat. Lequel ? ……………………………………………………………….……………………………………………… 9. L’écriture de l’équation confirme-t-elle ce constat ? ….……………………………………………… 10. Pour qu’une équation bilan traduise une réaction chimique, elle doit être « équilibrée ». Ecrire alors l’équation-bilan équilibrée. ……………………………………………………………….……………………………………………… Expliquer la devise de Lavoisier : « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme » Synthèse

Lors d’une réaction chimique, il y a la conservation des éléments, de la quantité de matière et des charges……………………………………………………………………………………………………………………..

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Sciences Physiques

Lycée Pierre André Chabanne

Chimie 1 : Etude de la composition des Liquides

Classe : 2nde bac pro

CHIMIE 1 : ETUDE DE LA COMPOSITION DES LIQUIDES

Notion de réactions chimiques Objectifs :  Connaître la concentration

Année 2012-2013

 Acidité, basicité d’une solution

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Chimie 1 : Etude de la composition des Liquides

I.

Investigations

Méthode : 7. Je formule des hypothèses 8. J’élabore un protocole expérimental 9. Je fais valider par l’enseignant le protocole 10. Je présente et j’interprète mes résultats 11. Je valide ou je ne valide pas mes hypothèses 12. Je réponds à la situation du problème

Activité 1 :

Recherche documentaire

Lavoisier 1. Effectuer une recherche sur Lavoisier et résumer les faits marquants de sa vie. …………………………………………………………………… ……………………………………………………………………

Photo « Lavoisier »

…………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… 2. Compléter la « devise » de Lavoisier : Rien ne se perd, rien ne se crée,............................. 3. Expliquer par un exemple la signification de cette « devise ». …………………………………………………………………………………………..………….. …………………………………………………………………………………………..…………..

Activité 2 : Rétablissez votre équilibre acido-basique

Si vous manquez d’énergie, avec de plus en plus mal à vous concentrer, si vous digérez mal, transpirez beaucoup….. ce sont peut-être les signes d’un déséquilibre acido-basique. C’est cet équilibre qui règle l’absorption puis l’élimination des déchets accumulés par notre corps. 1. Chercher la signification exacte de l’équilibre acido-basique. …………………………………………………………….………………………………………… …………………………………………………………….…………………………………………

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2. Rechercher la valeur du pH dans différentes parties du corps humain : salive, peau, sang, suc gastrique. …………………………………………………………….………………………………………… …………………………………………………………….………………………………………… II. Comment reconnaît-on le caractère acide ou basique d’une solution ? 1. Le pH  Mode opératoire : 1. Découper un petit morceau de papier pH, puis placerle sur la soucoupe. 2. Tremper l’agitateur dans le vinaigre puis déposer une goutte sur morceau de papier pH. 3. Utiliser l’échelle des couleurs qui figure sur le couvercle du rouleau de papier pH pour déterminer le pH de la solution. Noter ce pH dans le tableau cidessous. 4. Laver l’agitateur à l’eau du robinet, puis avec de l’eau distillée. 5. Répéter les opérations 1. à 4. pour les autres liquides du tableau.

Solution

Vinaigre

Sirop de menthe

Lait

Cola

Eau distillée

Déboucheur liquide

Papier pH  Observation : Le pH de la solution de l’eau distillée est égal à …………………………………………………….. Les liquides dont le pH est inférieur à 7 sont : ……………..……………………….……….……… Les liquides dont le pH est supérieur à 7 sont : ……………..………………………………………  Conclusion : Une solution est dite acide si son pH est …………………………………………………….…….… Une solution est dite neutre si son pH est …………………………………………….……....……. Une solution est dite basique si son pH est …………………………………………………….……

Mémo

Le pH permet de mesurer l’acidité d’une solution……………………………………………………………… Le papier pH et le pH-mètre permettent de déterminer le pH d’une solution……………………….

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 Remarque : L’acidité d’une solution est déterminée par la concentration molaire en ions hydrogène H + . Dans une solution, plus la concentration en ions H + augmente, plus la solution est acide. Question : Comparer la concentration en ions H + entre le vinaigre et le lait. ………………………………………………………………………………………...................................  Application : Compléter le tableau suivant : Eaux

Eau de pluie

pH

Inférieur à 7

Eau Volvic

Eau pure

Eau de chaux

Egale à 7

Acide ou basique

Neutre

Basique

2. Buvons-nous de l’acide ?  Mode opératoire : Mettre quelques gouttes de BBT dans chacun des tubes.  Observation : Observez les couleurs qui apparaissent. Tube

1

2

3

4

Couleur

 Conclusion : Le cola est :  acide

 basique

Le lait est :  acide

 basique

Mémo

Le BBT est un indicateur coloré, il permet de déterminer le caractère acide ou basique d’une solution………………………………………………………………………………………………………...

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 Remarque : Indicateur\ pH Hélianthine BBT Phénolphtaléine

1

4 rouge jaune

7

9

14 jaune

Vert

incolore

bleu violet

 Application : Le pH de l’eau de la piscine doit être compris entre 7,2 et 7,6. On dispose des trois indicateurs colorés indiqués dans le tableau précédent. Indiquer l’indicateur coloré le plus approprié pour tester le pH de l'eau de la piscine. ………………………………………………………………………………………...................................

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chimie : liquide  

cours sur les liquides et les concentrations

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