Physique-Chimie Terminale Spécialité

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Préparation aux épreuves du Bac

1. Constitution et transformations de la matière

Composition et évolution d'un système

Ouverture de thème p. 16-17

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

Prévision et stratégie en chimie

Ouverture de thème p. 146-147

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

Ouverture de thème

p. 290-291

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

Ouverture de thème

p. 402-403

Ch. 15

Étude d’un système thermodynamique

Ch. 16

Bilans d'énergie thermique

BAC

Thème 3

4. Ondes et signaux

Ouverture de thème

p. 462-463

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 7

Activité 3 - Activité expérimentale

120 min

Acidité du vert de bromocrésol

Objectifs : Exploiter les relations entre

K_{A}

K_{e}

τ

pH

.
Justifier le choix d'un indicateur coloré lors d'un titrage.

Problématique de l'activité

Le vert de bromocrésol est un indicateur coloré de

pH

. Lorsqu'il est en solution, sa couleur varie en fonction du

pH

Comment déterminer la constante d'acidité du vert de bromocrésol ?

Doc. 1
Couleurs du vert de bromocrésol

Les spectres des formes acide et basique du vert de bromocrésol sont obtenus à l'aide d'un spectrophotomètre.

Le zoom est accessible dans la version Premium.

Crédits : lelivrescolaire.fr

Données

Formule brute du vert de bromocrésol : $C_{21} H_{14} B r_{4} O_{5} S$
Formule semi-développée du vert de bromocrésol :

Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : lelivrescolaire.fr
Couple acide-base noté $HInd/Ind^{-}$ : $C_{21} H_{14} B r_{4} O_{5} S / C_{21} H_{13} B r_{4} O_{5} S^{-}$
$p K_{A}$ du vert de bromocrésol : $p K_{A} = 4, 9$
Concentration standard : $c^{\circ} = 1, 0$ mol⋅L^-1

Doc. 2
Échelle de teinte du bleu de bromothymol, un autre indicateur coloré

On présente ci-dessous plusieurs solutions de bleu de bromothymol (

p K_{A} = 7, 1

) pour des

pH

allant approximativement de

2

11

, avec un écart de

pH

relativement constant.

Échelle de teinte du bleu de bromothymol, un autre indicateur coloré

Le zoom est accessible dans la version Premium.

Crédits : lelivrescolaire.fr

Questions

APP : Extraire l'information utile
APP : Formuler des hypothèses
VAL : Faire preuve d'esprit critique

Compétence(s)

1. Déterminer expérimentalement les couleurs de la forme acide et de la forme basique du vert de bromocrésol. Justifier à l'aide du

doc. 1

et du cercle chromatique.

➜ Rabat de fin

2. Justifier que le vert de bromocrésol est un indicateur coloré de

pH

3. À l'aide du

doc. 2

, déterminer la zone de

pH

où le changement de couleur apparaît pour le bleu de bromothymol.

4. D'après les couleurs des béchers, préciser les espèces prédominantes pour tout

pH ≪ p K_{A}

pH ≫ p K_{A}

5. Proposer un intervalle de valeurs possibles pour le

p K_{A}

du bleu de bromothymol. Comparer avec le

p K_{A}

6. Expliquer pourquoi certaines solutions de bleu de bromothymol sont vertes.

Doc. 3
Protocole

Préparer des solutions

S_{i}

pH

différents :

prélever $20, 0$ mL de la solution de Britton-Robinson à l'aide d'une pipette jaugée ;
ajouter à l'aide d'une burette graduée le volume $V_{i}$ de solution de soude comme indiqué dans le
doc. 6
;
prélever $10, 0$ mL de cette solution ainsi préparée dans un second bécher et écrire le numéro de la solution sur le bécher ;
ajouter à l'aide d'une pipette jaugée $1, 0$ mL de solution de vert de bromocrésol.

Mesurer et noter le

pH

de chaque solution

S_{i}

.
Mesurer l'absorbance de chaque solution à la longueur d'onde

λ = 620

nm.

Doc. 4
Matériel nécessaire

Spectrophotomètre ou colorimètre
pH-mètre étalonné
Trois pipettes jaugées de $20, 0$ , $10, 0$ et $1, 00$ mL
Seize petits béchers identiques de $50$ mL
Deux burettes graduées
Eau distillée
Solution de Britton-Robinson (mélange de plusieurs acides)
Soude de concentration $c_{1} = 1, 00 \times 1 0^{- 1}$ mol⋅L^-1
Solution de vert de bromocrésol de concentration $c_{2} = 2, 86 \times 1 0^{- 4}$ mol⋅L^-1

Doc. 5
Constante d'acidité

Un couple acide-base est caractérisé par une constante sans unité appelée constante d'acidité :

K_{A} = \frac{[ H _{3} O ^{+} ] _{e q} \cdot [ A ^{-} ] _{e q}}{[ A H ] _{e q} \cdot c ^{\circ}}

p K_{A}

est défini par

p K_{A} = - log (K_{A})

K_{A} = 1 0^{- p K_{A}}

. Le

p K_{A}

d'un couple acide-base est égal au

pH

de la solution aqueuse contenant les deux espèces conjuguées à des concentrations égales.

Doc. 6
Volumes de soude à ajouter

$S_{i}$	1	2	3	4	5	6	7	8
$V_{i}$ (mL)	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5
$S_{i}$	9	10	11	12	13	14	15	16
$V_{i}$ (mL)	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0	6,5	7,5	10,0

Questions

REA : Mettre en œuvre un protocole
REA : Effectuer des mesures avec des capteurs
APP : Faire des prévisions à l'aide d'un modèle
REA : Respecter les règles de sécurité
VAL : Exploiter un ensemble de mesures
VAL : Analyser des résultats

Compétence(s)

7. Montrer que la concentration en vert de bromocrésol apporté dans chaque bécher est égale à

c = 2, 6 \times 1 0^{- 5}

mol⋅L^-1.

8. À la longueur d'onde

λ = 620

nm, seule la forme basique absorbe le rayonnement.
Donner la relation entre

[Ind^{-}]_{i}

et l'absorbance

A_{i}

pour les différentes solutions.

9. En considérant qu'à

pH

élevé, seule la forme basique du vert de bromocrésol est présente, préciser la valeur de

[HInd]_{16}

pour la solution

S_{16}

. Exprimer la concentration

c

en fonction de l'absorbance

A_{max}

à ce

pH

10. À l'aide des questions précédentes, établir que les concentrations de la forme basique et de la forme acide peuvent s'exprimer à l'aide des relations

[Ind^{-}] = c \cdot \frac{A}{A _{m a x}}

[H I n d] = c - c \cdot \frac{A}{A _{m a x}}

avec

A_{max}

l'absorbance maximale mesurée.

11. Tracer sur le même graphique les courbes représentant les concentrations

[Ind^{-}]

[HInd]

en fonction du

pH

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12. Déterminer le

p K_{A}

du couple du vert de bromocrésol et le comparer avec la valeur théorique.

Synthèse de l'activité

Le graphique tracé en question 11. est appelé diagramme de distribution. On peut le simplifier en traçant un axe horizontal pour le

pH

et en marquant les espèces prédominantes du couple acide-base de part et d'autre de la valeur du

p K_{A}

, ce qui s'appelle un diagramme de prédominance. Tracer le diagramme de prédominance du vert de bromocrésol.

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