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1 Nom : / janvier 2015 Prénom :.. DS n 1 2 nde 7 Mme Grange-Reynas La calculatrice et le compagnon sont autorisés. Le sujet sera rendu avec la copie. Toutes les réponses doivent être rédigées avec soin et justifiées. Il sera tenu compte des chiffres significatifs dans la correction (bonus +1). Données (en g.mol -1 ) : M(H) = 1,00 ; M(C) = 12,0 ; M(O) = 16,0 ; M(N) = 14,0 ; M(S) = 32,1 Exercice 1 /4 Certains comprimés d'aspirine vitaminée contiennent 500 mg d'acide acétylsalicylique de formule C 9 H 8 O 4 et de l'acide ascorbique (vitamine C) de formule C 6 H 8 O 6. Un tel comprimé est dissous dans 125 ml d'eau. 1. Calculer en g.l -1, la concentration massique Cm de l'acide acétylsalicylique dans la solution. [1,5pt] 2. La concentration massique de l'acide ascorbique dans la solution est C'm = 1,60 g.l -1. Quelle masse m' d'acide ascorbique le comprimé contenait-il? [1,5pt] 3. Sachant qu'une orange contient en moyenne m''= 53 mg d'acide ascorbique, combien d'oranges doit consommer un patient pour absorber la même masse d'acide ascorbique que s'il prenait l'un de ces comprimés? [1pt] Exercice 2 Entourer la ou les bonnes réponses : / 5

2 Exercice 3 /6 La caféine, présente dans le café, le thé, le chocolat, les boissons au cola, est un stimulant pouvant être toxique à forte dose. Sa formule brute est C 8 H 10 N 4 O Quelle est la masse molaire de la caféine? [1pt] 2. Quelle quantité de matière de caféine y a-t-il dans une tasse de café contenant m = 8, g de caféine? [1pt] 3. Combien y a-t-il de molécules de caféine dans la tasse? [1pt] 4. La masse de 0,85 mol d'un composé moléculaire est 37,40 g. Quelle est la masse molaire de ce composé? [1pt] 5. Sachant qu une tasse a un volume moyen V = 12,0 ml et que la masse volumique de la caféine est ρ Caféine = 2,0 g.l -1, calculer la masse m de solution de caféine qu il y a dans cette tasse de café. [1pt] 6. La dose létale de la caféine par ingestion chez le rat est de 192 mg/kg. Bien que cette valeur ne puisse être directement extrapolée à l'humain, on peut faire l'hypothèse que l'ingestion d'environ 10 g de caféine chez l'homme adulte, serait létale (entraînerait la mort) dans 50 % des cas. Une canette de 20 cl de boisson énergisante contient 80 mg de caféine (autant qu une tasse de café). Que pensez-vous d un adolescent qui consomme 10 canettes de boisson énergisante quotidiennement? [1pt] Exercice 4 Un fluidifiant L acétylcystéine de formule chimique C 5 H 10 O 3 NS est le principe actif de médicaments commercialisés sous les appellations Exomuc ou Fluimucil. Ces médicaments fluidifient les sécrétions bronchiques, dont l évacuation est alors facilitée par la toux. Certains sachets d Exomuc contiennent une masse m = 100 mg d acétylcystéine. Partie 1 : étude du médicament Une solution aqueuse S 0 de volume V 0 égal à 50 ml est préparée en dissolvant la totalité du contenu d un sachet de 100 mg. 1. Quel est le solvant utilisé? Quel est le soluté? [APP] 2. Comment s appelle ce mode de préparation de solution? [ANA] 3. Calculer la masse molaire M(C 5 H 10 O 3 NS) de l acétylcystéine. [REA] 4. Calculer la concentration massique C m en acétylcystéine de la solution S 0. [REA] 5. Calculer la quantité de matière n 0 d acétylcystéine dans un sachet. [REA] 6. Calculer la concentration molaire C en acétylcystéine. [REA] / 20

3 Pour être plus agréable au goût, on dilue la solution S 0. Le volume final de la solution S 1, obtenu après dilution est V 1 = 150 ml. 7. Que signifie «diluer la solution S 0»? [ANA] 8. Combien de fois a-t-on dilué la solution S 0? [REA] 9. Comment appelle-t-on les solutions S 0 et S 1? [COM] 10. Calculer la concentration molaire en acétylcystéine de la solution S 1. [REA] Partie 2 : préparation du médicament Un préparateur en pharmacie veut préparer V 2 = 100 ml de solution S 2 d'acétylcystéine de concentration C 2 = 2,87 g.l -1. Il dispose dans son laboratoire d'acétylcystéine en poudre. 1. Quelle technique expérimentale doit utiliser ce préparateur? [ANA] 2. Quelle masse de poudre devra-t-il utiliser? [REA] 3. Détailler toutes les étapes du protocole permettant d obtenir 100 ml de S 2 en notant bien le matériel utilisé. [ANA] Partie 3 : modification du médicament Notre préparateur désire mettre au point une autre solution moins concentrée S 3 tel que V 3 = 250mL et C 3 = 1, mol.l -1. Il ne dispose plus d'acétylcystéine en poudre mais il lui reste encore la solution S Quelle technique devra-t-il utiliser? [COM] 2. Cocher dans la liste ci-dessous le matériel nécessaire au protocole. Un des choix devra être justifié par un calcul. Ce calcul devra être détaillé. [ANA] Balance électronique Fiole jaugée de 250 ml Eprouvette graduée de 100 ml Pissette d eau distillée Coupelle de pesée Spatule Eprouvette graduée de 50 ml Pipette jaugée de 10 ml Bécher de 250 ml Pipette jaugée de 20 ml Pipette graduée de 25 ml Pipette jaugée de 25 ml Bécher de 100 ml Pipeteur Bouchon pour fiole Pipette jaugée de 5 ml APP ANA REA VAL COM Exercice 5 / 5 On schématise la réfraction d un rayon de lumière monochromatique passant de l air dans l eau. air n = 1,00 air eau n = 1,33 eau 1. Reproduire et compléter ce schéma en indiquant le point d incidence I, en dessinant la normale à la surface de séparation des deux milieux et en indiquant l angle d incidence i 1 et l angle de réfraction i 2 (valeurs non demandées). 2. Donner l expression de la seconde loi de Descartes. 3. Calculer l angle de réfraction i 2 si l angle d incidence i 1 vaut 60.

4 Nom : / janvier 2015 Prénom :.. DS n 1 - Correction 2 nde 7 Mme Grange-Reynas La calculatrice et le compagnon sont autorisés. Le sujet sera rendu avec la copie. Toutes les réponses doivent être rédigées avec soin et justifiées. Il sera tenu compte des chiffres significatifs dans la correction (bonus). Données (en g.mol -1 ) : M(H) = 1,00 ; M(C) = 12,0 ; M(O) = 16,0 ; M(N) = 14,0 ; M(S) = 32,1 Exercice 1 /4 Certains comprimés d'aspirine vitaminée contiennent 500 mg d'acide acétylsalicylique de formule C 9 H 8 O 4 et de l'acide ascorbique (vitamine C) de formule C 6 H 8 O 6. Un tel comprimé est dissous dans 125 ml d'eau. 1. Calculer en g.l -1, la concentration massique Cm de l'acide acétylsalicylique dans la solution. [1,5pt] On sait que : Cm = m / V où : m est g et V en L A.N : m = 500 mg = 5, g et V = V 0 = 125 ml = 1, L Cm = 5, / 1, = 4,00 g.l La concentration massique de l'acide ascorbique dans la solution est C'm = 1,60 g.l -1. Quelle masse m' d'acide ascorbique le comprimé contenait-il? [1,5pt] On sait que : Cm = m / V où : m est g et V en L d où m = Cm x V A.N : C m = 1,60 g.l -1 et V = V 0 = 125 ml = 1, L m = Cm x V = 1,60 / 1, = 2, g soit m = 200 mg 3. Sachant qu'une orange contient en moyenne m''= 53 mg d'acide ascorbique, combien d'oranges doit consommer un patient pour absorber la même masse d'acide ascorbique que s'il prenait l'un de ces comprimés? [1pt] Un comprimé contient 200 mg d acide ascorbique et une orange 53 mg donc il faut 200/53 = 3,77 soit environ 4 oranges pour absorber la même masse d acide ascorbique. Exercice 2 / 5 Entourer la ou les bonnes réponses :

5 Exercice 3 /6 La caféine, présente dans le café, le thé, le chocolat, les boissons au cola, est un stimulant pouvant être toxique à forte dose. Sa formule brute est C 8 H 10 N 4 O Quelle est la masse molaire de la caféine? [1pt] M(C 8 H 10 N 4 O 2 ) = 8 x M(C) + 10 x M(H) + 4 x M(N) + 2 x M(O) M(C 8 H 10 N 4 O 2 ) = 8 x 12, x 1, x 14,0 + 2 x 16,0 = 194 g.mol Quelle quantité de matière de caféine y a-t-il dans une tasse de café contenant m = 8, g de caféine? [1pt] On sait que : n = m / M où m est en g et M en g.mol -1 A.N : n = 8, / 194 = 4, mol 3. Combien y a-t-il de molécules de caféine dans la tasse? [1pt] On sait que : N(molécules) = n x N A où n est en mol et N A en mol -1 A.N : N(molécules) = n x N A = 4, x 6, = 2, molécules 4. La masse de 0,85 mol d'un composé moléculaire est 37,40 g. Quelle est la masse molaire de ce composé? [1pt] On sait que : n = m / M où m est en g et M en g.mol -1 d où M = m / n A.N : M = m / n = 37,40 / 0,85 = 44 g. mol Sachant qu une tasse a un volume moyen V = 12,0 ml et que la masse volumique de la caféine est ρ Caféine = 2,0 g.l -1, calculer la masse m de solution de caféine qu il y a dans cette tasse de café. [1pt] 6. La dose létale de la caféine par ingestion chez le rat est de 192 mg/kg. Bien que cette valeur ne puisse être directement extrapolée à l'humain, on peut faire l'hypothèse que l'ingestion d'environ 10 g de caféine chez l'homme adulte, serait létale (entraînerait la mort) dans 50 % des cas. Une canette de 20 cl de boisson énergisante contient 80 mg de caféine (autant qu une tasse de café). Que pensez-vous d un adolescent qui consomme 10 canettes de boisson énergisante quotidiennement? [1pt] Exercice 4 Un fluidifiant L acétylcystéine de formule chimique C 5 H 10 O 3 NS est le principe actif de médicaments commercialisés sous les appellations Exomuc ou Fluimucil. Ces médicaments fluidifient les sécrétions bronchiques, dont l évacuation est alors facilitée par la toux. Certains sachets d Exomuc contiennent une masse m = 100 mg d acétylcystéine. Partie 1 : étude du médicament Une solution aqueuse S 0 de volume V 0 égal à 50 ml est préparée en dissolvant la totalité du contenu d un sachet de 100 mg. 1. Quel est le solvant utilisé? Quel est le soluté? [APP] D après l énoncé il s agit d une solution aqueuse, donc le solvant est l eau. Le soluté est l acétylcystéine. 2. Comment s appelle ce mode de préparation de solution? [ANA] Il s agit de la préparation d une solution par dissolution. / 18

6 3. Calculer la masse molaire M(C 5 H 10 O 3 NS) de l acétylcystéine. [REA] M(C 5 H 10 O 3 NS) = 5 x M(C) + 10 x M(H) + 3 x M(O) + 1 x M(N) + 1 x M(S) M(C 5 H 10 O 3 NS) = = 5 x 12, x 1, x 16,0 + 1 x 14,0 + 1 x 32,1 = 164 g.mol Calculer la concentration massique C m en acétylcystéine de la solution S 0. [REA] On sait que : Cm = m / V où : m est g et V en L A.N : m = 100 mg = 1, g et V = V 0 = 50 ml = 5, L Cm = 1, / 5, = 2,0 g.l Calculer la quantité de matière n 0 d acétylcystéine dans un sachet. [REA] On sait que : n 0 = m / M où m est en g et M en g.mol -1 A.N : n 0 = 1, / 164 = 6, mol 6. Calculer la concentration molaire C en acétylcystéine. [REA] On sait que : C = n / V où n 0 est en mol et V en L A.N : V = 50 ml = 5, L C = 6, / 5, = 1, mol.l -1 Pour être plus agréable au goût, on dilue la solution S 0. Le volume final de la solution S 1, obtenu après dilution est V 1 = 150 ml. 7. Que signifie «diluer la solution S 0»? Diluer signifie ajouter du solvant pour diminuer la concentration. 8. Combien de fois a-t-on dilué la solution S 0? 9. Comment appelle-t-on les solutions S 0 et S 1? 10. Calculer la concentration molaire en acétylcystéine de la solution S1. Partie 2 : préparation du médicament Un préparateur en pharmacie veut préparer V 2 = 100 ml de solution S 2 d'acétylcystéine de concentration C 2 = 2,87 g.l -1. Il dispose dans son laboratoire d'acétylcystéine en poudre. 4. Quelle technique expérimentale doit utiliser ce préparateur? 5. Quelle masse de poudre devra-t-il utiliser? 6. Détailler toutes les étapes du protocole permettant d obtenir 100 ml de S 2 en notant bien le matériel utilisé. Partie 3 : modification du médicament Notre préparateur désire mettre au point une autre solution moins concentrée S 3 tel que V 3 = 250mL et C 3 = 1, mol.l -1. Il ne dispose plus d'acétylcystéine en poudre mais il lui reste encore la solution S Quelle technique devra-t-il utiliser? 4. Cocher dans la liste ci-dessous le matériel nécessaire au protocole. Un des choix devra être justifié par un calcul. Ce calcul devra être détaillé. Balance électronique Fiole jaugée de 250 ml Eprouvette graduée de 100 ml Pissette d eau distillée Coupelle de pesée Spatule Eprouvette graduée de 50 ml Pipette jaugée de 10 ml Bécher de 250 ml Pipette jaugée de 20 ml Pipette graduée de 25 ml Pipette jaugée de 25 ml Bécher de 100 ml

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