✔ APP : Maîtriser le vocabulaire du cours ✔ RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents
L'acide chlorhydrique est une solution aqueuse obtenue
par dissolution du chlorure d'hydrogène gazeux HCl(g)
dans l'eau. Le tableau ci-dessous donne les densités de
quelques solutions d'acide chlorhydrique en fonction de
leur titre massique exprimé en pourcentage (%).
Titre massique (%)
10
20
30
32
34
Densité
1,048
1,098
1,149
1,159
1,169
1. Donner l'expression de la concentration en masse de la solution d'acide chlorhydrique en fonction du titre
massique et de la densité de la solution.
Au laboratoire, le technicien retrouve un flacon contenant
de l'acide chlorhydrique, mais l'étiquette est effacée.
Il mesure la densité de la solution et trouve d=1,103.
2. Estimer le titre massique et la concentration en
masse de cette solution.
22
Solution de potasse en QCM
✔ RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents ✔ RAI/ANA : Choisir un protocole
La potasse est une solution aqueuse d'hydroxyde de
potassium de formule (K+(aq) ; HO−(aq)). On souhaite déterminer la concentration d'une potasse par titrage avec suivi pH-métrique.
1. Pour réaliser ce dosage, on peut utiliser :
b.
l'acide chlorhydrique.
c.
le nitrate d'argent.
2. La potasse est utilisée comme solution à titrer.
Préciser où doit-on placer la potasse.
a.
Dans un bécher.
b.
Dans la burette.
c.
Dans une éprouvette graduée.
3. On doit verser un volume V=8,3 mL de solution titrante de concentration c=1,0×10−2 mol⋅L-1 pour atteindre l'équivalence. En déduire la quantité de matière d'ions hydroxyde dans le bécher.
a.
8,3 mmol
b.
8,3 μmol
c.
8,3×10−2 mmol
4. Le volume de la prise d'essai était de 5,0 mL. Calculer la concentration en ion hydroxyde de la potasse
dosée.
a.
1,0×10−2 mol⋅L-1 b.
4,2×10−2 mol⋅L-1 c.
1,7×10−2 mol⋅L-1
23
Dilution d'une solution commerciale
✔ RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents ✔ RAI/ANA : Choisir un protocole
L'acide sulfurique est utilisé dans l'industrie agroalimentaire
pour tester la teneur en matière grasse dans les fromages.
L'étiquette d'un flacon est reproduite ci-dessous.
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : Lelivrescolaire.fr
1. Exprimer, puis calculer la concentration en (mol·L-1) en acide sulfurique apporté de cette solution.
2. Le technicien de laboratoire doit réaliser une
solution dont la concentration est égale à c=1,0×10−2 mol·L-1. Écrire le protocole.
24
Interprétation d'une courbe
✔ VAL : Analyser des résultats
On étudie le titrage de l'acide
chlorhydrique (H3O+(aq) ; Cl−(aq))
par la soude (Na+(aq) ; HO−(aq)) avec un suivi conductimétrique.
1. Écrire l'équation de la réaction support de titrage.
1 pt
2. Établir le tableau d'avancement décrivant les
quantités de matière avant et à l'équivalence.
0,5 pt
3. Définir l'équivalence.
2 pts
4. Analyser les concentrations de tous les ions
présents dans le mélange, avant et après
l'équivalence.
2,5 pts
5. Effectuer une analyse de l'évolution de la
conductivité.
25
Comparaison des résultats
✔ VAL : Évaluer les incertitudes
On souhaite déterminer la concentration de l'ammoniaque
dans une solution contenant de l'ammoniac
NH3(aq) dissous. Des élèves réalisent le dosage d'un volume V1=5,0 mL d'ammoniaque de concentration c1
inconnue par l'acide chlorhydrique (H3O+(aq) ; Cl−(aq)) de
concentration c2=1,0×10−3 mol⋅L-1.
Les valeurs du volume à l'équivalence VE qu'ils trouvent
sont regroupées dans les tableaux ci-dessous :
Groupe
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Volume à
l'équivalence (mL)
15,1
14,7
15,0
14,7
14,8
14,9
14,5
15,1
15,1
Groupe
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Volume à
l'équivalence (mL)
15,0
14,9
15,0
14,8
13,2
14,9
15,2
15,1
15,0
1. Faire le schéma du montage.
Dessinez ici
2. Écrire l'équation de la réaction support du dosage.
3. Représenter l'histogramme associé à la série des
mesures à l'aide d'un tableur.
GeoGebra
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4. Évaluer l'incertitude-type sur le volume à
l'équivalence par une approche statistique.
5. Exprimer la valeur de la concentration c1 en
ammoniac de la solution avec son incertitude.
Données
Couples acide-base :NH4+(aq)/NH3(aq),H3O+(aq)/H2O(l) et H2O(l)/HO−(aq)
26
Lutte contre le varroa
✔ RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents
Doc.
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : Pavel Klimov/idtools.org
L'acide formique HCOOH, ou acide
méthanoïque, est sécrété par
des insectes, notamment
les fourmis, et certaines
plantes. Un traitement à
l'acide formique à 60% permet
de protéger les abeilles
contre le Varroa destructor, une
espèce d'acarien qui détruit les colonies. Quatre traitements
successifs de 40 mL d'acide formique dans
chaque colonie peuvent détruire le varroa et protéger
les abeilles de ce parasite.
Un apiculteur achète un bidon de 20 L d'acide formique
à 80%(d=1,22). Il souhaite traiter 150 colonies.
Proposer un protocole pour préparer le traitement.
27
Correction de l'acidité d'une piscine
✔ APP : Maîtriser le vocabulaire du cours
Pour corriger le pH d'une piscine, on peut utiliser une
solution d'acide sulfurique concentré, de formule
H2SO4(aq), vendu sous le nom de pH-minus par bidon
de 5 L. Sa teneur en acide sulfurique est de 50% et sa densité de 1,40. Un fabricant de pH-minus indique qu'il faut 0,10 L de produit pour 10 m3 d'eau.
Déterminer la concentration en masse d'acide sulfurique d'une piscine de 6 m3 après un traitement au pH-minus.
28
Copie d'élève à commenter
Proposer une justification pour chaque erreur relevée
par le correcteur.
On dispose au laboratoire d'un bidon contenant
une solution d'acide chlorhydrique à 30%, de
densité 1,15. On réalise le titrage par suivi pH-métrique
de 1,00 mL d'une solution diluée vingt
fois d'acide chlorhydrique par de la soude de
concentration c2=0,100 mol⋅L-1.
Données
Masse volumique de l'eau :ρeau=1,00 g·cm-3
Masse molaire de l'acide chlorhydrique :M=36,5 g·mol-1
1. Calculer la concentration en quantité de
matière c de la solution d'acide chlorhydrique.
La concentration de la solution se calcule
en utilisant la relation :
c=t⋅d⋅ρeau⋅M
AN:c=10030×1,15×1,00×36,5
c=12,6 mol⋅L-1
2. Donner la liste du matériel nécessaire pour
réaliser la solution diluée.
Pour diluer la solution commerciale, il
faut utiliser une pipette jaugée de 10,0 mL
et un bécher de 200 mL.
3. Déterminer la valeur du volume à l'équivalence.
À l'équivalence, les réactifs sont introduits
dans les proportions stœchiométriques :
(n(H3O+))i=(n(HO−))verseˊs
c⋅V1=c2⋅VE
VE=c⋅V1c2
AN:VE=12,6×1,000,100=7,94 mL
29
Simulation du titrage de l'ammoniaque
✔ REA/MATH : Utiliser un langage de programmation
De nombreux produits ménagers contiennent de l'ammoniac
NH3(g) dissous. L'ammoniac est un gaz incolore,
à l'odeur âcre et piquante, qui brûle les poumons et les
yeux. Il faut donc utiliser ces solutions avec précaution.
La solubilité de l'ammoniac est d'environ 540 g⋅L-1 à
20 °C. On souhaite représenter, en utilisant un langage
de programmation, l'évolution des quantités de matière
des espèces au cours du dosage d'une solution d'ammoniaque
S par de l'acide chlorhydrique.
1. Calculer la concentration en (mol⋅L-1) de la solution d'ammoniaque S réalisée en dissolvant un volume
V0=1,30 L d'ammoniac gazeux dans 500 mL d'eau.
2. Étudier la géométrie de la molécule d'ammoniac.
Dessinez ici
3. Justifier la très grande solubilité de l'ammoniac.
On réalise le titrage de V=10,0 mL de solution avec suivi
conductimétrique par une solution d'acide chlorhydrique
de concentration c′=0,100 mol⋅L-1.
On ajoute 200 mL d'eau distillée avant de commencer
pour éviter les phénomènes de dilution.
4. Légender le schéma du montage ci-dessous. Pour écrire sur ce schéma, veuillez cliquer sur l'image et utiliser notre outil de dessin.
Dessinez ici
5. Écrire l'équation de la réaction support du dosage.
6. En considérant trois états (avant, pendant et après l'équivalence) étudier l'évolution des quantités de
matière au cours du dosage.
7. Définir l'équivalence du système.
8. Programmer dans le langage Python le calcul des
quantités de matière et de la conductivité de la solution.
Données
Volume molaire à 20 °C :Vm=24,0 L⋅mol-1
Électronégativités :χ(N)=3,04,χ(H)=2,20 et χ(O)=3,44
Couples acide‑base :NH4+(aq)/NH3(aq) et H3O+(aq)/H2O(l)
30
Titrage d'un détartrant pour cafetière
✔ RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents
L'acide sulfamique NH2SO3H(s) est un solide blanc à
température ambiante, qui est utilisé pour détartrer les
cafetières. On verse le contenu d'un sachet de masse
m=1,0 g d'acide sulfamique dans une fiole jaugée de
volume V’=100,0 mL et on complète avec de l'eau distillée
jusqu'au trait de jauge. On dose 20,0 mL de la solution
avec de la soude de concentration c’=0,100 mol⋅L-1.
La courbe donnant l'évolution du pH en fonction du
volume V de soude versé est donnée ci-dessous.
Doc.
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : Lelivrescolaire.fr
Vérifier la pureté de la poudre contenue dans le sachet de détartrant.
Données
Couple acide‑base : NH2SO3H(aq)/NH2SO3−(aq),H3O+(aq)/H2O(l) et
H2O(l)/HO−(aq)
Masse molaire de l'acide sulfamique :M=97,1 g⋅mol-1
31
Conservation du foin
✔ RAI/ANA : Construire un raisonnement
Pour éviter l'apparition de moisissures sur les foins
après la pluie, un traitement consiste à y pulvériser
de l'acide propanoïque (ou acide propionique).
Cet agent « séchant » évite ainsi la prolifération des
microorganismes en bloquant le développement des
bactéries, levures et moisissures et permet ainsi de
conserver les foins bien au sec. Un agriculteur achète un
bidon de 20 kg pour traiter ses bottes de foin.
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : Lelivrescolaire.fr
Calculer la concentration en (mol⋅L-1) d'acide propionique de la solution utilisée pour le séchage des foins.
Données
Formule de l'acide proprionique : C2H5COOH
Masse molaire de l'acide propionique :M=74,1 g⋅mol-1
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