Physique-Chimie Terminale Spécialité
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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 3
Méthode de suivi d'un titrage
Ch. 4
Évolution temporelle d'une transformation chimique
Ch. 5
Évolution temporelle d'une transformation nucléaire
BAC
Thème 1
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 7
Équilibres acide-base
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 9
Structure et optimisation en chimie organique
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Description d'un mouvement
Ch. 12
Mouvement dans un champ uniforme
Ch. 13
Mouvement dans un champ de gravitation
Ch. 14
Modélisation de l'écoulement d'un fluide
BAC
Thème 2
3. Conversions et transferts d'énergie
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 17
Propagation des ondes
Ch. 18
Interférences et diffraction
Ch. 19
Lunette astronomique
Ch. 20
Effet photoélectrique et enjeux énergétiques
Ch. 21
Évolutions temporelles dans un circuit capacitif
BAC
Thème 4
Annexes
Ch. 22
Méthode
Chapitre 3
Activité 4 - Activité expérimentale
60 min

Évolution des quantités de matière

Objectif : Établir la composition du système après ajout de solution titrante.
Représenter l'évolution des quantités de matière.
Problématique de l'activité
Lors de la réalisation d'un titrage, on suit l'évolution d'une grandeur physique (couleur, , conductivité, etc.) pour détecter l'équivalence, puis déterminer la concentration en soluté dans la solution.
Représenter, à l'aide d'un langage de programmation, l'évolution des quantités de matière des espèces en fonction du volume de solution titrante versée.

Doc. 1
Équation support du titrage

On étudie la réaction qui se produit entre une espèce chimique notée (espèce titrée) et une espèce chimique (espèce titrante).

Le tableau d'évolution du système est un outil qui permet d'estimer les quantités de matière au cours du titrage pour un volume de solution titrante versée.
L'équation de la réaction support du titrage peut s'écrire :

Doc. 2
Écriture d'un programme avec Python

Voici quelques étapes à suivre pour écrire un programme avec Python :
  • avant de coder, faire un logigramme qui reprend les différentes informations à coder pour structurer le raisonnement ;
  • identifier les informations nécessaires à la résolution du problème ;
  • choisir, définir les variables et éventuellement définir leur type ;
  • déterminer les opérations à effectuer sur les variables et ainsi définir les fonctions à utiliser ;
  • identifier les conditions et écrire les instructions ;
  • identifier les variables à afficher pour répondre à la question ;
  • écrire le programme en langage Python.

Doc. 3
Tableau d'évolution du système lors du titrage

Tableau d'évolution du système lors du titrage
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : Lelivrescolaire.fr

Données

  • Couple acide‑base : et

Questions
REA/MATH : Utiliser un langage de programmation
RAI/MOD : Modéliser une transformation
Compétence(s)
1. Lister les variables à définir et leur type. Expliquer les opérations à effectuer sur les variables.

2. Préciser quelles sont les conditions à utiliser. Représenter un logigramme du programme.
Dessinez ici

3. Compléter le programme Python suivant :
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# Conditions experimentales
c_A =
c_B = 
V_A =

# Coefficients stoechiometriques
a = 
b = 
c = 
d = 

V_B = np.arange(0, 25, 0.01)
x = c_B*V_B/b
n_A = c_A*V_A - a*x
n_B = np.zeros(len(V_B))
n_C = c*x
n_D = d*x

for i in range(len(V_B)) :
	if c_B*V_B[i]/b > c_A*V_A/a :
		print(c_B*V_B[i]/b, c_A*V_A/a, i)
		x[i] = c_A*V_A/a
		n_A[i] = 0
		print(x[i])
		n_B[i] = c_B*V_B[i] - b*x[i]
		n_C[i] = c*x[i]
		n_D[i] = d*x[i]

plt.xlabel('Volume verse de solution titrante (mL)')
plt.ylabel('Quantites de matiere (mol)')
plt.title('Evolution des quantites de matiere \n en fonction du volume de solution titrante versee')
plt.grid()
plt.plot(V_B, n_A,color = 'red', label='Quantite n_A')
plt.plot(V_B, n_B,color = 'blue', label='Quantite n_B')
plt.plot(V_B, n_C,color = 'yellow', label='Quantite n_C')
plt.plot(V_B, n_D,"--", color = 'orange', label='Quantite n_D')
plt.legend()
plt.show()

4. On étudie le titrage d'un volume mL d'acide butanoïque de concentration mol∙L-1 par la soude de concentration mol∙L-1.
Représenter l'évolution des quantités de matière au cours du titrage.

Dessinez ici
Synthèse de l'activité
Compléter le programme permettant de représenter l'évolution du et de la conductivité de la solution au cours du titrage.

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