1 ère S. «Thème 1 / Cohésion de la matière» Livret 1 / Les TP

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1 1 ère S «Thème 1 / Cohésion de la matière» Livret 1 / Les TP

2 Sommaire Page 3 : Page 5 : Page 7 : Page 9 : Page 11 : Page 12 : TP/ La bouillie bordelaise TP/ Préparation d une solution de Zymafluor TP/ Concentration du sérum physiologique TP/ Solubilité d un soluté suivant le solvant TP/ Extraction TP/ Alcanes et alcools

3 Thème 1 : Cohésion de la matière Activité expérimentale La bouillie bordelaise Travail préparatoire Le sulfate de cuivre hydraté est un soluté de formule CuS 4, Calculer la masse molaire du sulfate de cuivre hydraté Masse molaire atomique (g.mol -1 ) S Cu 1,0 16,0 32,1 63,5 2. n dissout 2,5 g de sulfate de cuivre dans 250 ml de solution - Calculer la concentration massique de la solution en sulfate de cuivre - Calculer la concentration molaire de la solution en sulfate de cuivre 3. n veut préparer 100 ml d une solution aqueuse de sulfate de cuivre de concentration molaire en soluté apporté 2, mol.l -1 - Calculer la quantité de matière de soluté à prélever - Calculer la masse de soluté à peser 4. n veut obtenir 50 ml d une solution aqueuse de sulfate de cuivre de concentration 1, mol.l -1 à partir de la solution précédente de concentration 2, mol.l -1 - Calculer le volume de la solution concentrée à prélever - Quel est le facteur de la dilution Manipulation et compte-rendu A la découverte de la bouillie bordelaise... La bouillie bordelaise est un traitement préventif contre le mildiou, petite moisissure qui attaque les feuilles des vignes et les raisins. Le mildiou est constaté pour la première fois dans le sudouest en 1878, sans que les scientifiques trouvent rapidement une solution. Ce n'est que fortuitement qu un professeur de botanique, Alexis Millardet, découvrit le remède. Au cours d'une sortie en Médoc en octobre 1882, il fut étonné de la belle tenue des vignes en bordure de la route, au château Ducru- Beaucaillou. Le régisseur du domaine lui apprit qu'en Médoc on avait pris l'habitude de répandre un mélange de sulfate de cuivre et de chaux sur les ceps de vigne en bordure des routes pour dissuader les maraudeurs qui volaient les raisins. Alexis Millardet aidé d un ami professeur de chimie à la faculté des sciences de Bordeaux, mirent à profit cette découverte pour élaborer des solutions capables de se montrer efficaces dans le traitement contre le mildiou. Après des essais probants en laboratoire, ils eurent l'autorisation de travailler sur les vignes du château Ducru-Beaucaillou. Ainsi naquit le mélange cuprique («bouillie bordelaise») qui se situait autour de 3 kilos de sulfate de cuivre et d'un tiers de chaux vive dans 100 litres d'eau. Les expériences de 1883 à 1885 furent concluantes et en 1886, le mildiou était jugulé. Éditions Féret du 19e siècle A l aide du document proposé ci-dessus, démontrer qui de évazion ou d rtenzia a raison. Venez au secours de Jonette! Élaborez un protocole expérimental pour fabriquer 50 ml de la solution se sulfate de cuivre proposée par évazion. Ensuite, vous expliquerez à Jonette comment elle peut fabriquer 50 ml de la solution à 0,1 mol.l -1 à partir de celle préparée à 0,5 mol.l -1 Pour chaque protocole, il faudra lister le matériel, les produits nécessaires et faire des schémas. Réalisez la préparation des 2 solutions S aider de la fiche «comment rédiger un compte-rendu»

4 Jonette Age : 46 Inscrit le : 05 Nov 2006 Blagnac (31) Posté le : 12 mai 2007 [21 :52] La bouillie bordelaise? Bonsoir, n m a conseillé la bouillie bordelaise comme fongicide pour protéger mes plants de tomates. J aimerais savoir si je peux l utiliser pour soigner mes rosiers Je débute en jardinage et c est pas hyper facile!!! Merci de vos conseils Kokcynel Age : 52 Inscrit le : 12 Janv 2005 Beaune (21) Posté le : 13 mai 2007 [09 :34] Re : La bouillie bordelaise? La bouillie bordelaise sert à titre préventif contre les attaques mycosiques sur les plantes et se pulvérise tous les 15 jours en période humide. Tu peux essayer sans problème sur tes rosiers Par contre, pour le dosage, j suis pas sure de mon coup... renseigne toi dans un magasin de jardinage évazion Age : 37 Inscrit le : 23 Fev 2007 Englos (59) Posté le : 13 mai 2007 [10 :47] Re : La bouillie bordelaise? D accord avec Kokcynel... Pour le dosage, j ai demandé à un copain qui travaillait dans un labo de chimie ; il m a expliqué que la bouillie bordelaise était, en fait, une solution à base de sulfate de cuivre. Il m a donné une recette, mais je me méfie de ses cocktails maison! il a toujours eu la main un peu lourde. Bref il m a conseillé un dosage à 0,5 mol/l de sulfate de cuivre. Perso, je ne sais pas trop de quoi il s agit... je n ai jamais été très fort en sciences! rtenzia Age : 48 Inscrit le : 05 Nov 2006 Villiers (94) Posté le : 17 mai 2007 [22 :18] Re : La bouillie bordelaise? Bonsoir tout le monde! Le copain d évazion n y est pas du tout! Effectivement, la bouillie bordelaise contient bien du sulfate de cuivre, mais avec un dosage pareil, Jonette va bruler tous ses rosiers. Je lui conseille un dosage 5 fois moins fort, soit 0,1 mol/l Jonette Age : 46 Inscrit le : 05 Nov 2006 Blagnac (31) Posté le : 20 mai 2007 [15 :32] Re : La bouillie bordelaise? Merci pour vos conseils, mais je suis nulle en chimie, alors j aimerais bien qu rtenzia m explique concrètement comment je la fabrique ma bouillie bordelaise Au secours!

5 Thème 1 : Cohésion de la matière Activité expérimentale Préparation d une solution de Zymafluor Travail préparatoire Une mère de famille vient de s apercevoir qu elle n a plus de comprimés de fluorure de sodium à donner à son jeune enfant d un an. Elle ne dispose plus que de comprimés de Zymafluor, qu elle donne d habitude à son aîné de 5 ans. Elle souhaite tout de même lui donner sa dose journalière de fluor sous forme d une solution aqueuse de 50,0 ml. Zymafluor Comprimés à 0,75 mg Fluorure de sodium Composition Substance active : fluorure de sodium (1,66 mg soit 0,75 mg de fluor) Autres composants : sorbitol, silice colloïdale anhydre, stéarate de magnésium, huile essentielle de menthe poivrée, mélange colorant (oxydes de fer, dioxyde titane). Posologie La dose recommandée est de 0,05 mg de fluor/kg/jour tous apports fluorés confondus, sans dépasser 1 mg/jour. En l absence d autres sources d apport en fluor (eaux de boisson, sel fluoré, dentifrices fluorés), la dose quotidienne de fluor recommandée est à titre indicatif : - de 3 à 9 kg (environ jusqu à 18 mois) : 0,25 mg/j (1 comprimé à 0,25 mg par jour). - de 10 à 15 kg (environ de 18 mois à 4 ans) : 0,50 mg/j (1 comprimé à 0,50 mg par jour). - de 16 à 20 kg (environ de 4 à 6 ans) : 0,75 mg/j (1 comprimé à 0,75 mg par jour). -20 kg et plus : 1 mg/j (1 comprimé à 1 mg par jour) Mode et voie d administration - Voie orale - Les comprimés peuvent être avalés, croqués, ou pris dissous dans un peu d eau (éviter le lait car l apport concomitant de calcium pourrait diminuer l absorption des fluorures), en une seule prise quotidienne. Avant l âge de 2 ans, les comprimés doivent être dissous dans un peu d eau. Votre mission est de réaliser une solution ionique pour venir en aide à la mère de famille.

6 Manipulation et compte-rendu Dans le compte rendu du TP, il faudra - rappeler l objectif du TP - indiquer le problème soulevé par la mère - exploiter les informations sur le Zymafluor - élaborer un protocole (comportant une dissolution et une dilution), permettant d aider la mère de famille à la préparation de la solution - indiquer le matériel nécessaire parmi la liste ci-dessous - comprimés de fluorure de sodium à 0,75 mg en ion fluorure - béchers - fiole jaugée de 50,0 ml - éprouvettes graduées de 10 ml - pipettes jaugées de 5,0 ml et 10,0 ml - pipette graduée de 10,0 ml - entonnoir - mortier et pilon. - eau distillée Questions supplémentaires M (g.mol -1 ) Formules ions F Na fluorure sodium F - Na + (1) Calculer la masse molaire du fluorure de sodium NaF ; montrer qu il contient 45,2% de fluor (2) Vérifier l indication de l étiquette «1,66 mg de fluorure de sodium contient 0,75 mg de fluor». (3) Ecrire l équation de dissolution du fluorure de sodium NaF dans l eau. (4) Après la dissolution : - Calculer les concentrations massique et molaire en fluorure de sodium, de la solution obtenue après dissolution du comprimé complet dans 50,0 ml d eau. (5) Après la dilution : - Quel est le facteur de dilution? - Déterminer la concentration molaire en fluorure de sodium, de la solution obtenue après dilution.

7 Thème 1 : Cohésion de la matière Activité expérimentale Concentration d une solution de sérum physiologique DC1 : Le sérum physiologique Les dosettes de sérum physiologique, utilisées pour nettoyer les yeux et les nez des bébés contiennent une solution de chlorure de sodium, solution d eau purifiée salée. DC2 : Conductivité d une solution ionique Une solution de chlorure de sodium contient des ions Na + et Cl ; comme toute solution ionique, elle conduit le courant électrique. La conductivité d une solution ionique est une grandeur qui montre la capacité de la solution à conduire le courant électrique. Cette conductivité dépend de différents facteurs ; elle dépend notamment de la concentration de la solution : plus la solution est concentrée, plus la conductivité de la solution augmente. n peut mesurer la conductivité d une solution ionique à l aide d un conductimètre. Travail préparatoire Sur l étiquette, on peut lire l indication «solution de chlorure de sodium à 0,9%». Cela signifie que 100 g de solution contient 0,9 g de chlorure de sodium NaCl dissous M NaCl = 58,5 g.mol -1 Quel est le volume de 100 g de solution? Masse volumique de la solution : 1 g.ml -1 Calculer la concentration massique de la solution en chlorure de sodium Calculer la concentration molaire de la solution en chlorure de sodium n dispose d une solution de chlorure de sodium S 1 de concentration C 1 = 1, mol.l -1 Calculer le volume de la solution S 1, qu il faut prélever, pour préparer 100 ml d une solution S 4 de concentration C 4 = 4, mol.l -1 Calculer le volume de la solution S 1, qu il faut prélever, pour préparer 100 ml d une solution S 5 de concentration C 5 = 2, mol.l -1 Calculer le volume de la solution S 1, qu il faut prélever, pour préparer 100 ml d une solution S 6 de concentration C 6 = 1, mol.l -1

8 Manipulation Au cours de ce TP on désire déterminer la concentration molaire en chlorure de sodium de la solution contenue dans une dosette vendue dans le commerce de contenance 5 ml. Matériel : - Assortiment de pipettes jaugées, de pipettes graduées - pipeteur - Fiole jaugée de 100 ml avec son bouchon - Béchers Solutions : - Solutions de chlorure de sodium S 1 C 1 = 1, mol.l -1 S 2 C 2 = 8, mol.l -1 S 3 C 3 = 6, mol.l -1 - Dosette de sérum physiologique de 5 ml - Eau distillée Appareil : - Conductimètre avec les solutions nécessaires à son étalonnage Votre mission : 1) aligner 6 béchers contenant 6 solutions de chlorure de sodium de concentration : S 1 C 1 = 1, mol.l -1 S 2 C 2 = 8, mol.l -1 S 3 C 3 = 6, mol.l -1 S 4 C 4 = 4, mol.l -1 S 5 C 5 = 2, mol.l -1 S 6 C 6 = 1, mol.l -1 Les solutions S 4, S 5 et S 6 seront à préparer par dilution de la solution S 1 2) étalonner le conductimètre en suivant les indications du professeur 3) mesurer la conductivité des 6 solutions en commençant par la solution la plus diluée et en rinçant l électrode du conductimètre avec de l eau distillée entre chaque mesure 4) diluer par 20 la solution de la dosette de sérum physiologique et mesurer la conductivité de la solution diluée Compte-rendu Au cours du compte rendu, vous devrez : Donner l'objectif du TP Établir un tableau récapitulant les volumes de solutions S 1 à prélever afin d obtenir 100 ml des solutions S 4, S 5, et S 6. Établir un tableau récapitulant les pipettes utilisées à la préparation des solutions S 4, S 5, et S 6. Rédiger le mode opératoire détaillant la préparation de la solution S 4 Établir un tableau récapitulant les concentrations des 6 solutions ainsi que les valeurs des conductivités Rédiger la méthode utilisée pour diluer par 20 la dosette de sérum physiologique Donner la valeur de la conductivité de la solution diluée de sérum physiologique Tracer un graphe (sur papier millimétré) représentant les variations de la conductivité de la solution en fonction de sa concentration Indiquer la méthode utilisée pour déterminer la concentration de la solution diluée puis la concentration de la solution concentrée Conclure en comparant le résultat expérimental au résultat espéré

9 Thème 1 : Cohésion de la matière Activité expérimentale Solubilité d un soluté suivant le solvant Travail préparatoire Réécrire la phrase suivante en la complétant : Pour préparer une..., on dissout un.. dans un Indiquer, en justifiant, si les molécules suivantes sont polaires ou apolaires N C C C C C C Solvants - La molécule d eau 2 - La molécule d ammoniaque N 3 - La molécule de cyclohexane C 6 12 Solutés - La molécule de diiode I 2 - La molécule de saccharose C I I Expériences et compte-rendu Réaliser les expériences demandées, noter les observations, rédiger le compte-rendu en s aidant des questions Quel est l objectif du TP?? Expérience 1 Une burette contient de l eau, une seconde du cyclohexane. Approcher une règle frottée du filet de liquide s écoulant des burettes. Qu observe-t-on? A l aide des informations données par le professeur, et de la figure cicontre, expliquer les observations précédentes Sur la figure ci-dessus, observer l orientation des molécules d eau dans la zone de déviation ; en déduire la charge de la règle après frottement. Expérience 2 Proposer un protocole expérimental permettant de comparer : - (1) la solubilité du sulfate de cuivre dans l eau, dans l ammoniaque et dans le cyclohexane - (2) la solubilité du diiode dans l eau, dans l ammoniaque et dans le cyclohexane - (3) la solubilité du sucre dans l eau, dans l ammoniaque et dans le cyclohexane Réaliser le protocole Indiquer les observations (s aider d un tableau récapitulant les résultats) Que peut-on conclure sur la solubilité d un soluté suivant la polarité du solvant?

10 Expérience 3 Proposer un protocole permettant d étudier la solubilité de l huile dans l eau, dans l ammoniaque et dans le cyclohexane Réaliser l expérience Que peut-on conclure quant à la polarité de la molécule d huile? Conclusion Comment appelle-t-on les liaisons qui se forment entre le diiode et le cyclohexane? Comment appelle-t-on les liaisons qui se forment entre le saccharose et les molécules d eau? Faire un schéma représentant ces liaisons par des pointillés. Applications L utilisation de solvants comme nettoyant pour éliminer des salissures sur des surfaces ou des pièces mécaniques est fréquente dans l industrie comme dans la vie courante. Pour que le nettoyage soit efficace, il faut choisir le bon solvant. n souhaite dissoudre des taches fixées sur du tissu. Pour cela on dispose de deux solvants. - Solvant A : à base d eau - Solvant B : à base de cyclohexane Selon la nature de la tâche quel solvant sera efficace pour la dissoudre? Tâches à dissoudre: Nature Miel Composition L essentiel du miel est composé de sucres monosaccharides qui sont le glucose et le fructose. Margarine La margarine contient en très grande majorité des acides gras dont le plus abondant est l acide oléique. C 3 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C C C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C Rouge à lèvres Le rouge à lèvres est un mélange dont l excipient est la cire d abeille constituée majoritairement de palmitate de myricyle dont la formule est : C 3 (C 2 ) 14 C (C 2 ) 29 C 3 Dentifrice Un dentifrice comprend plusieurs ingrédients liés ensemble par le glycérol qui a pour formule développée : C C C

11 Thème 1 : Cohésion de la matière Activité expérimentale Extraction Travail préparatoire Températures d ébullition eau cyclohexane alcool dichlorométhane eugénol 100 C 81 C 78 C 40 C 253 C Solubilité de l eugénol avec l eau avec l eau salée avec le cyclohexane avec l alcool avec le dichlorométhane faible Très faible forte moyenne forte cyclohexane alcool dichlorométhane Miscibilité avec l eau nulle forte nulle densité 0,7 0,8 1,32 Toxicité peu toxique peu toxique toxique L'eugénol, extrait de l'huile essentielle des clous de girofle ou des feuilles de giroflier, est utilisé dans certains produits des domaines médical et dentaire en raison de ses propriétés antalgique et antiseptique. Après une hydrodistillation de clous de girofle, on obtient de l huile essentielle d eugénol dans une phase aqueuse. Afin d extraire l eugénol de la phase aqueuse, on ajoute environ 50 g de sel au distillat, puis on réalise une extraction avec un solvant organique. 2) Quel est le solvant que l on utilise, entre le cyclohexane, l alcool et le dichlorométhane pour réaliser l extraction? Justifier la réponse 3) Quelle verrerie utilise-t-on pour réaliser cette extraction? La schématiser 4) Décrire et expliquer ce qui se passe au cours de l extraction (accompagner l explication d un schéma légendé). Comment récupère-t-on ensuite l eugénol? Jusqu'à quelle température faut-il chauffer le mélange? Pourquoi l eugénol ne se vaporise-t-il pas avant le solvant? 1) Pourquoi a-t-on ajouté du sel dans l'ampoule à décanter? Justifier à l'aide des tableaux de données. Expériences et compte-rendu Pour la petite histoire.. A l issue d une séance de travaux pratiques, un technicien de laboratoire récupère une solution aqueuse résultant d un mélange d une solution de sulfate de cuivre et d une solution de diiode. Ces deux espèces n étant pas recyclées de la même façon, il doit les séparer avant de les expédier au centre de traitement des déchets. Comment aider le technicien dans cette tâche? - Rédiger le protocole expérimental en nommant précisément la verrerie utilisée (aide : Le diiode est-il polaire ou apolaire? dans quel type de solvant est-il très soluble?) - Réaliser, schématiser le protocole - bserver puis noter les observations. Expliquer, interpréter...

12 Thème 1 : Cohésion de la matière Activité expérimentale Liaisons intermoléculaires et propriétés des molécules Les liaisons intermoléculaires Rappeler comment se forment les liaisons hydrogène et les liaisons de Van Der Waals Structure moléculaire et température de changement d état Alcane Formule Alcool linéaire Formule linéaire brute fus ( C) eb ( C) brute fus ( C) eb ( C) méthane C 4-187,7-161,7 méthanol C ,7 éthane C ,3-88,6 éthanol C ,4 propane C ,5-42,1 propan-1-ol C butane C ,3-0,5 butan-1-ol C pentane C ,3 36,1 pentan-1-ol C hexane C ,7 hexan-1-ol C ,5 156 heptane C ,5 heptan-1-ol C ,5 174 octane C ,5 126 octane-1-ol C ,5 194 nonane C ,5 nonan-1-ol C ,5 décane C décan-1-ol C À l aide d EXCEL tracer : - (1) sur un même graphique, les courbes donnant la température d ébullition et la température de fusion des alcanes en fonction du nombre d atomes n de carbone contenus dans la molécule. - (2) sur un même graphique, les courbes donnant la température de fusion des alcanes et des alcools en fonction du nombre d atomes n de carbone contenus dans la molécule. - (3) sur un même graphique, les courbes donnant la température d ébullition des alcanes et des alcools en fonction du nombre d atomes n de carbone contenus dans la molécule. Interpréter les graphiques précédents en s aidant des questions suivantes - graphe 1 Comment évoluent les températures de fusion et d ébullition des alcanes quand le nombre d atomes de carbone augmente? Comment peut-on expliquer cette évolution en termes de liaisons intermoléculaires? - graphes 2 et 3 Comparer les températures de changement d état des alcanes et des alcools ayant le même nombre d atomes de carbone. Comment expliquer cette différence en termes de liaisons intermoléculaires?

13 Structure moléculaire et miscibilité des alcools avec l eau Quand dit-on que deux liquides sont miscibles? Donner la formule semi-développée des 4 alcools suivants : éthanol ; propan-1-ol ; butan-1-ol ; pentan-1-ol Réaliser l expérience suivante - Dans un tube à essai contenant environ 1mL d'eau distillée, introduire goutte à goutte, environ 1mL d'éthanol en agitant et en observant le mélange après chaque goutte ajoutée. - Recommencer la manipulation en remplaçant l'éthanol par du propan-1-ol, par du butan-1-ol, puis par du pentan-1-ol. Qu observe-t-on? Comparer la longueur de la chaine carbonée de l alcool avec sa miscibilité avec l eau Comment peut-on interpréter les observations précédentes en termes de liaisons intermoléculaires?