13/10/2017 DV01_2017_2018.doc 1/4
NOM : ... Prénom : ... Classe : TS ….
Octobre 2017 Page : 1 / 4 Devoir n°1 (2h) Spécialité T
aleS
I. Dosage d’ions nitrate par spectrophotométrie
Une eau est certifiée potable si elle répond à un certain nombre de critères. Une norme européenne précise que la teneur de cette eau en ions nitrate ne doit pas excéder 50 mg.L-1. On s’intéresse à deux échantillons de la nappe de Beauce. Afin de connaître leur teneur en ions nitrate, on prépare tout d’abord des solutions étalons.
1. Préparation des solutions étalons
1.1. On prépare la solution notée Smère en dissolvant 129 mg de nitrate d’ammonium (de formule brute NH4NO3) dans 1,0 L d’eau distillée. On obtient alors une solution de concentration massique (ou teneur) égale à 100 mg.L-1.
Pour cela on dispose : d’une fiole jaugée d’un litre (avec bouchon), d’une spatule, d’un entonnoir, d’une coupelle plastique, d’une balance électronique et d’une pissette d’eau distillée.
Décrire les différentes étapes de cette préparation.
On ajoute dix gouttes d’acide 2,4-phénoldisulfonique à cette solution mère. La solution prend une coloration jaune. Cet ajout d’acide 2,4-phénoldisulfonique ne modifie pas la teneur en ions nitrate.
1.2. On dilue ensuite cette solution afin d’obtenir quatre solutions filles notées S1 à S4. Les données utiles à ces préparations sont regroupées dans le tableau ci-dessous.
1.2.1 Compléter les cases en pointillés du tableau ci-dessus en justifiant très précisément votre réponse.
solutions S1 S2 S3 S4
teneur (mg.L-1) 10 25 ... 80 facteur de dilution K 10 ... ... ...
volume prélevé de solution Smère : Vprel (mL) 2,5 ... 25,0 20,0 Volume de la solution fille : Vfille (mL) 25,0 50,0 50,0 ...
1.2.2 Dans la liste suivante, cocher ( ) le matériel nécessaire à la préparation de la solution S1. éprouvette graduée de 25 mL
pipette jaugée de 25,0 mL erlenmeyer de 25 mL fiole jaugée de 25,0 mL bécher de 25 mL
éprouvette graduée de 10 mL pipette jaugée de 10,0 mL poire à pipeter (ou pipeteur)
13/10/2017 DV01_2017_2018.doc 2/4
2. Problème : Les deux échantillons de la nappe de Beauce sont-ils potables ?
On mesure l’absorbance correspondant aux deux échantillons de la nappe de Beauce.
On trouve A6 = 0,42 et A7 = 0,79
3. Question Bonus (+0,5 point) : Situer la Beauce sur la carte de France.
Document 1 : Absorbance des solutions
solutions S1 S2 S3 S4 Smère
concentration molaire C (mmol.L-1) 0,16 0,40 0,80 1,30 1,60 absorbance A 0,18 0,39 0,77 1,20 1,50
A l’aide des documents 1 et 2 page 2, les deux échantillons de la nappe de Beauce sont-ils potables ?
Vous devez indiquer le protocole expérimental pour mesurer l’absorbance.
Le raisonnement doit être détaillé ainsi que les lois utilisés pour la résolution du problème.
Une courbe - document 3 page 3 - sur le papier millimétré page est à rendre.
Donnée : masse molaire des ions nitrate : M(NO3 -
(aq)) = 62 g.mol-1
13/10/2017 DV01_2017_2018.doc 3/4
Document 2 : Spectre d’absorption de la solution d’ions nitrate en présence d’acide 2,4-phénoldisulfonique
Document 3 :
O
O
13/10/2017 DV01_2017_2018.doc 4/4
II. Protection du fer par étamage
Certaines boites de conserve alimentaire sont en fer-blanc. Le fer-blanc est un matériau constitué d’une feuille d’acier d’environ 0,2 mm recouverte d’une couche d’étain de quelques µm d’épaisseur. Cette couche d’étain est déposée par électrolyse. Le sens du courant électrique dans le circuit est imposé par le générateur. Des réactions électrochimiques se produisent aux électrodes (voir document ci-dessous).
L’électrolyte est une solution acidifiée de sulfate d’étain (II) de formule (Sn2+(aq) + SO4
2-
(aq)) de concentration massique Cm = 50 g.L-1. Divers additifs permettent une bonne adhésion de l’étain sur l’acier lors du chauffage final de la plaque après l’électrolyse.
La cathode est constituée de la boite de fer à étamer de surface totale S = 414 cm².
L’anode est en étain. L’intensité du courant d’électrolyse vaut I = 2,50 A. Le dépôt réalisé a une épaisseur moyenne égale à e = 2,00 µm.
On admettra que seul l’élément étain réagit aux électrodes.
Données :
Masse volumique de l’étain : ρ(Sn) = 7,30 g.cm-3 ; Masse molaire : M(Sn) = 118,7 g.mol-1
Couple oxydant/réducteur mis en jeu : Sn2+/Sn
Faraday : 1 F = 96 500 C.mol-1
Quantité d’électricité : Q = I t = n(e-) F
1) Légender, ci-dessous, le schéma de l’expérience en indiquant le sens conventionnel I du courant électrique, les bornes de l’ampèremètre et le sens des électrons dans le circuit.
2) Ecrire la demi-équation ayant lieu à la cathode.
3) Problème : Déterminer la durée minimale tmin de l’électrolyse.
Remarque : La qualité de la rédaction, la structuration de l’argumentation, l’analyse critique du résultat, la rigueur des calculs, ainsi que toute initiative prise pour mener à bien la résolution du problème seront valorisées.
4) En réalité, la durée t nécessaire au dépôt voulu vaut t = 10 min. Proposer une explication.