Exercices




Pour s'entraîner


L'or

La législation française de 1994 n’autorise l’appellation « Or » que pour les alliages dont le titre est d’au moins 750/1 000. Ceci signifie que dans 1 000 g d’alliage (1 kg de métal), il y a toujours au moins 750 g d’or fin (ou pur). Le reste est constitué de différents métaux purs comme dans les exemples suivants :
  • l’or vert comprend 250 ‰ d’argent ;
  • l’or blanc peut comprendre, par exemple, 250 ‰ de palladium ou bien 250 ‰ de nickel ;
  • l’or jaune comprend 125 ‰ d’argent et 125 ‰ de cuivre ;
  • l’or rose comprend 90 ‰ d’argent et 160 ‰ de cuivre (la composition peut varier) ;
  • l’or violet comprend 250 ‰ d’aluminium.
PC.2.02.ENT.OrBlanc_ver5

Extrait de « Alliages de l’or et couleurs », www.loretlargent.info.

Le gel hydroalcoolique

La formule de la solution hydroalcoolique développée par D. Pittet est mise à disposition par l'Organisation mondiale de la santé. Le mélange de liquides est le suivant (pour 10 L finaux) : 8,333 L d’éthanol à 96 %, 417 mL de solution de peroxyde d’hydrogène à 3 %, 174 g de glycérol à 98 % et le reste est complété avec de l’eau distillée.
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26
Précision d’une dilution

VAL : Précision et incertitudes
VAL : Appliquer une relation entre des grandeurs

On souhaite diluer 20 fois une solution commerciale de soude (hydroxyde de sodium) à (10 ± 1) g·L-1 . On dispose d’une fiole jaugée de (200,0 ± 0,2) mL et d'une pipette de (10 ± 0,04) mL. L’incertitude sur la concentration de la solution fille UU (γ fille\gamma_{\text { fille}}) est donnée par la relation suivante :
U(γ fille)=γ fille(U(γ meˋre)γ meˋre)2+(U(Vmeˋre)Vmeˋre)2+(U(Vfille)Vfille)2U \left(\gamma_{\text { fille}}\right)=\gamma_{\text { fille}} \sqrt{\left(\dfrac{U\left(\gamma_{\text { mère}}\right)}{\gamma_{\text{ mère}}}\right)^{2}+\left(\dfrac{U\left(\text {V}_{\text {mère}}\right)}{\text {V}_{\text {mère}}}\right)^{2}+\left(\dfrac{U\left(\text {V}_{\text {fille}}\right)}{\text {V}_{\text {fille}}}\right)^{2}}

1. Calculer l’incertitude sur la concentration de la solution diluée finale.


2. Donner un encadrement de cette concentration.


PC.2.02.ENT.EmiKoussi
Dépôt de natron au fond du cratère Emi Koussi, Tchad. La soude est issue du natron dont le sodium tire son symbole chimique Na\text{Na}.
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28
Gel hydroalcoolique

APP : Maîtriser le vocabulaire du cours
VAL : Appliquer une relation entre des grandeurs physiques

1. Identifier le solvant dans la composition du gel hydroalcoolique.


2. Quelle masse d’éthanol à 96 % est utilisée pour 10 L de solution ?


3. Déterminer la masse volumique (en g/L) du gel.


Données

  • ρeˊthanol\rho_{\text {éthanol}} = 0,79 g·cm-3 ;
  • ρglyceˊrol\rho_{\text {glycérol}} = 1,3 g/mL ;
  • ρperoxyde\rho_{\text {peroxyde}} = ρ eau .\rho_{\text { eau }}.
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22
Doses homéopathiques en QCM

VAL : Appliquer une relation entre des grandeurs physiques
Homeopathie

En homéopathie, les concentrations s’expriment en CH. En réalité, c’est plutôt le facteur de dilution FF qui s’exprime en CH. 1 CH correspond à un facteur de dilution de 100. On a : FF = a\text{a} CH = 102a.

1. Quel est le facteur de dilution pour des granules 1 CH ?




2. Parmi les préparations suivantes, quelle est la plus concentrée ?




3. Quel volume de solvant faut-il ajouter à un volume de de granules à 1 CH pour obtenir des granules à 3 CH ?





4. Un échantillon contient en moyenne N = 1022 entités. Après dilution à 16 CH, le nombre d'entités est :


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23
De l’or dans l’eau de mer

VAL : Appliquer une relation entre des grandeurs physiques
COM : Associer les bonnes unités aux grandeurs physiques

L'eau de mer contient de nombreux éléments chimiques en quantités infimes. Par exemple, la concentration en or est de l'ordre de 5,0 ×\times 10-12 kg·L-1.

1. Quelle est la masse d’or contenue dans 1 m3 d’eau de mer ?


2. Quel volume d’eau de mer faudrait-il pour fabriquer une bague de 3,5 g en or jaune ?


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25
Précision d’une préparation

VAL : Précision et incertitudes
VAL : Appliquer une relation entre des grandeurs

On prépare une solution aqueuse de sulfate de fer en dissolvant 0,50 g de sulfate de fer avec de l’eau dans une fiole de 100,0 mL. La balance utilisée est précise à ± 0,01 g. Le volume de la fiole est garanti à ± 0,2 mL. L’incertitude sur la concentration est donnée par la relation suivante :
U(γ)=γ(U(m)m)2+(U(V)V)2U(\gamma)=\gamma \sqrt{\left(\dfrac{U(m)}{m}\right)^{2}+\left(\dfrac{U(V)}{V}\right)^{2}}

1. Quelle est la concentration γ\gamma de la solution fabriquée ?


2. Calculer l’incertitude sur la concentration attendue.


3. Si on choisit maintenant de faire la même solution avec une fiole de (200,0 ± 0,2) mL et 1,00 g de solide, que devient l’incertitude sur la concentration attendue ? Commenter le résultat.


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Comprendre les attendus

24
Pour bien respirer

APP : Maîtriser le vocabulaire
ANA : Choisir un protocole

Pour soigner les problèmes respiratoires, un pharmacien conseille de mélanger 10 mL d’huile essentielle d’eucalyptus, 5,0 mL d’huile essentielle de thym et de compléter à 100 mL avec de l’huile végétale.

1. Identifier le solvant dans cette situation.


2. Indiquer un protocole pour réaliser ce mélange avec précision.


3. Quelle est la concentration (en g/L) en huile de thym ?


PC.2.02.ENT.EucalyptusThym_ver5

Donnée

  • ρhuile thym\rho_{\text {huile thym}}= 0,90 g/mL.

Détails du barème
TOTAL /5 pts

1 pt
1. Savoir identifier un solvant.
1 pt
2. Choisir la verrerie adaptée.
1 pt
2. Proposer un protocole cohérent.
1 pt
3. Déterminer les formules utiles.
1 pt
3. Appliquer les formules avec les bonnes unités.
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29
Copie d'élève à commenter

Proposer une justification pour chaque erreur relevée par le correcteur. Les réponses sont liées à des questions indépendantes.

1. La concentration C est donc de : γ=2,7×101\gamma=2,7 \times 10^{-1} mg/L-1.

2. Lors d’une dilution, le facteur de dilution vaut : F=γ meˋre /γ fille =V meˋre /V fille F = \xcancel{\gamma_{\text { mère }}/\gamma_{\text { fille }} = V_{\text { mère }}/ V_{\text { fille }}}

FF s'exprime en L.

3. Pour prélever 10 mL lors cette dilution, il est préférable d’utiliser une éprouvette graduée de 10 mL.

4. Pour préparer une solution de sel de concentration 9 g/L, il suffit de prendre 1 L d’eau précisément et d’y ajouter 9 g de sel.
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27
Utiliser une échelle de teintes

REA : Effectuer des mesures


Le bleu patenté est un colorant alimentaire (E131). Pour connaître la masse contenue dans un bonbon Schtroumpf, on réalise une échelle de teintes aux concentrations :  1×\times10-3 g·L-1, 2×\times10-3 g·L-1, 3×\times10-3 g·L-1 et 4×\times10-3 g·L-1 (dans les quatre premiers tubes à essai ci-après). Puis on dissout la partie bleue du bonbon dans 40 mL d'eau chaude. On obtient la solution du 5e tube.

PC2.2.LAB2-


1. Donner un encadrement de la concentration en E131 dans le 5e tube.


2. En déduire un encadrement de la masse de colorant dans un bonbon.


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21
Le plein de vitamine C

VAL : Appliquer une relation entre des grandeurs physiques
MATH : Identifier une relation de proportionnalité

Un comprimé de vitamine C contient 1 000 mg d’acide ascorbique. Il se prend dans un verre d’eau de 20 cL.

PC.2.02.ENT.JusOrange

1. Une orange contient 115 mg d'acide ascorbique. Combien faut-il d'oranges pour obtenir la même masse d'acide ascorbique que le comprimé ?


2. Il faut environ trois oranges pour obtenir 200 mL de jus. Quelle est la concentration en acide ascorbique du jus d’orange ?


3. Quel volume de la solution obtenue avec le comprimé dans le verre contient la même masse d'acide ascorbique que ces trois oranges ?


3. Quel volume d’eau faut-il ajouter au verre contenant le comprimé pour obtenir la même concentration en acide ascorbique que le jus d’orange ?


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