Octobre 2017

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Octobre 2017 Page : 1 / 4 Devoir n°1 (2h) - Corrigé Spécialité T

S

I. Dosage d’ions nitrate par spectrophotométrie 1. Préparation des solutions étalons

1.1. Sept étapes pour préparer une solution par dissolution d’un solide:

 Peser très exactement 129 mg de solide dans une coupelle à l’aide d’une spatule après avoir taré la balance

 Transvaser quantitativement le solide dans la fiole jaugée de un litre à l’aide d’un entonnoir

 Rincer la coupelle et l’entonnoir à l’aide de l’eau distillée et recueillir l’eau de rinçage dans la fiole jaugée

 Compléter avec de l’eau distillée jusqu’aux 3/4 de la fiole

 Agiter jusqu’à dissolution complète du solide

 Compléter jusqu’au trait de jauge tel que le bas du ménisque affleure le trait de jauge

 Agiter pour homogénéiser.

1.2. On dilue ensuite cette solution afin d’obtenir quatre solutions filles notées S1 à S4.

1.2.1 Lors d’une dilution, la quantité de matière ou la masse se conserve soit Cm  Vm = Cf  Vf Le facteur de dilution est définie par K = Cm

Cf

solutions S1 S2 S3 S4

teneur (mg.L^-1) 10 25 50 80

facteur de dilution K 10 4 2 1,25

volume prélevé de solution Smère : Vprel (mL) 2,5 12,5 25,0 20,0 Volume de la solution fille : Vfille (mL) 25,0 50,0 50,0 25,0 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 : verrerie la plus précise pour obtenir 25,0 mL de solution bécher de 25 mL : pour ne pas prélever dans le flacon d’origine

éprouvette graduée de 10 mL

pipette jaugée de 10,0 mL : verrerie la plus précise pour mesurer 10,0 mL poire à pipeter (ou pipeteur) : indispensable pour la sécurité

2. Problème : Les deux échantillons de la nappe de Beauce sont-ils potables ?

 Pour résoudre le problème :

 Il faut déterminer la concentration massique de chaque échantillon et le comparer à la norme européenne

 Il faut utiliser la loi de Beer-Lambert : l’absorbance A est proportionnelle à la concentration molaire C pour une valeur donné de la longueur d’onde. Il faut donc tracer la courbe A = f(C)

 A partir de la concentration molaire C, on peut calculer la teneur t (ou concentration massique) de l’échantillon.

 Pour mesurer l’absorbance A, on utilise un spectrophotomètre réglé sur la longueur d’onde qui correspond à une valeur proche du maximum de la courbe A=f() soit pour   470 nm.

 Il faut régler cette longueur d’onde sur le spectrophotomètre puis placer une cuve avec de l’eau distillée pour faire le zéro du spectrophotomètre

 Ensuite, dans la même cuve, on introduit l’échantillon et le spectrophotomètre indique directement la valeur de l’absorbance A.

 Pour les valeurs A6 = 0,42 et A7 = 0,79, on trouve respectivement C6 = 0,45 mmol.L^-1 et C7 = 0,84 mmol.L^-1.

 La teneur t (ou concentration massique) de l’échantillon s’obtient par la relation t = C  M Si C est mmol.L^-1 et M en g.mol^-1 alors t sera en mg.L^-1

 Par le calcul, t6 = 27,9 mg.L^-1  28 mg.L^-1 et t7 = 52,1 mg.L^-1  52 mg.L^-1. (2 chiffres significatifs)

 Le 1^er échantillon est dans la norme car sa teneur en ions nitrate est inférieure à 50 mg.L^-1.

 Le 2^nd échantillon n’est pas dans la norme car sa teneur en ions nitrate est supérieure à 50 mg.L^-1.

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 Remarque : Pour le 2^nd échantillon, il est possible d’avoir une valeur inférieure à 50 mg.L^-1 à cause d’une imprécision normale lors du tracé de la droite ou de la détermination de la concentration. Dans ce cas, cette eau peut être considéré comme potable. Il sera prudent de recommencer une analyse.

3. Question Bonus (+0,5 point) : la Beauce sur la carte de France.

Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Beauce_(r%C3%A9gion)

Document 2 : Spectre d’absorption de la solution d’ions nitrate en présence d’acide 2,4-phénoldisulfonique

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Document 3 :

II. Protection du fer par étamage

1) Le sens conventionnel I du courant électrique sort de la borne positive du générateur, Le courant I rentre par la borne A de l’ampèremètre

Le sens des électrons dans le circuit est contraire au sens conventionnel I du courant électrique.

2) La demi-équation ayant lieu à la cathode est une réduction soit : Sn²⁺ + 2

e

 Une démarche possible pour résoudre le problème est la suivante :

 Il faut déterminer le volume d’étain à déposer puis la masse correspondante

 Il faut ensuite déterminer la quantité d’étain et celle d’électrons transférés

 A partir de la quantité d’électricité, il faut déterminer la durée de l’électrolyse

e

e

A

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 Volume d’étain V(Sn) = S  e

 Masse d’étain : m(Sn) =   V =   S  e

 Quantité d’étain n(Sn) = m(Sn)

M(Sn) =   S  e M

 Quantité d’électrons : à partir de la demi équation, pour 2 moles d’électrons transférés, on obtient 1 mole d’étain. La quantité de moles d’électrons transférés est le double de la quantité de moles d’étain.

Donc n(

e

) = 2 

 La quantité d’électricité s’exprime par les relations Q = I  t = n(

e

)  F

e

)  F

I ou

 Application numérique : t = 2  7,30  414  2,00  10^-4  96500

118,7  2,50 ; t = 393 s = 6 min 33 s

 Remarque : Si  est g.cm^-3 S en cm² et e en cm alors la masse est en g, unité pratique en chimie.

4) La durée nécessaire au dépôt voulu est plus importante car la réaction n’est pas obligatoirement rapide. Il est fort possible que l’intensité ne soit pas constante lors de l’électrolyse. ….

I

1.1 étapes de dissolution

1 2 3 4 5 6

/42

1.2.1 dilution

1 2 3 4 5 6

1.2.2 choix de matériel

1 2 3 4

2

détermination de la longueur d’onde

1 2 3

Réalisation du blanc

1 2

tracé de la courbe A = f(C)

1 2 3 4

Mesures de C

1 2 3 4

calculs de la teneur massique

1 2 3 4

conclusion

1 2 3

rédaction ; regard critique

1 2 3 4

3 Bonus

1 2

II

1 sens de I et des électrons ; bornes de A

1 2 3 4

/40

2 demi-équation

1 2

3

volume d’étain

1 2 3 4

masse d’étain

1 2 3 4

quantité d’étain

1 2 3 4

quantité d’électrons

1 2 3 4

quantité d’électricité

1 2 3 4

durée

1 2 3 4 5 6 7 8

durée plus longue ?

1 2

rédaction ; regard critique

1 2 3 4

Total : ………./82

NOTE (Total/2) : ………/20

CS Erreur de chiffres significatifs U Erreur ou oubli d’unité

CV Erreur de conversion