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1 DS 1S THÈME OBSERVER MATIÈRES ORGANIQUES COLORÉES- SOLUTIONS COLORÉES- AVANCEMENT NOM :... PRÉNOM :... CLASSE :... DATE :... DS A Page 1 / Toutes les réponses doivent être clairement justifiées. Traiter littéralement pour obtenir l expression littérale exprimant la grandeur à calculer avant de faire l application numérique dont le résultat doit être exprimé avec le nombre de chiffres significatifs qui convient et accompagné de son unité donnée : spectre de la lumière blanche Lumière invisible Violet Indigo Bleu Vert Jaune Orange Rouge Lumière invisible Longueur d onde λ en nm I. MOLÉCULES ORGANIQUES COLORÉES (1PTS) I.1) Retrouver la formule semi-développée (FSD) et la formule brute (FB) de la molécule dont la représentation topologique est donnée cidessous FSD : FB : C 10 H 18 O I. ) Le bleu de bromothymol Le bleu de bromothymol est un indicateur coloré qui existe principalement sous deux formes (1) et () représentées ci-contre: L une des formes est jaune, l autre est de couleur fuchsia. Le spectre d absorption de chacune d elle est donné ci-dessous Forme 1 Forme a- Surligner les doubles liaisons conjuguées présentes dans ces molécules. b- Déduire des spectres d absorption les couleurs de chacune des deux formes (B1 et B) du BBT Justifier votre réponse (faire apparaître les constructions utiles sur les spectres) La forme B1 présente un maximum d absorption pour une radiation de couleur bleu, elle est donc de la couleur complémentaire du bleu c est à dire le jaune La forme B présente un maximum d absorption pour une radiation de couleur jaune vert elle est donc de la couleur complémentaire de bleue c- Le BBT est jaune dans un jus de citron, et prend une teinte bleue dans une eau savonneuse. De quel paramètre dépend sa couleur? Ce qui différentie une solution de jus de citron qui est acide et une solution d eau savonneuse qui est basique est la valeur du ph de ces solutions La couleur du BBT dépend donc du ph de la solution qui le renferme d- Citer deux autres facteurs pouvant influencer la couleur d une espèce chimique et donner un exemple pour chacun Les autres facteurs pouvant influencer la couleur d une espèce chimique peuvent être - la nature du solvant ; la température ; la lumière ; la pression e- On rappelle que plus un composé renferme de liaisons conjuguées plus la longueur d onde du maximum d absorption de ce composé est grande Attribuer à chacune des deux formes B1 B du BBT la structure de la molécule qui lui correspond, justifier la réponse Des deux formes du BBT la forme B présente un maximum d absorption pour une radiation de longueur d onde plus importante que celle de la forme B1 La molécule de forme comporte le plus de double liaisons conjuguées elle correspond donc au spectre d absorption B elle colore en bleu la solution qui la renferme La forme 1 de la molécule est donc celle qui correspond au spectre d absorption B1 elle colore en jaune la solution qui la renferme

2 II. LES QUANTITÉS EN CHIMIE ( PTS) Compléter le diagramme ci contre en plaçant au dessus de chaque double flèche la relation liant les quantités reliées Légende : m: masse de l échantillon ou du N : nombre d entités élémentaires de l échantillon VP : Volume propre de l échantillon Vs : Volume de la solution qui renferme le M : masse molaire de l échantillon ou du Vm : volume molaire de l échantillon NA : Nombre d Avogradro ρ : masse volumique de l échantillon Cm : concentration massique de la solution C : concentration molaire de la solution III. SUIVI QUANTITATIF D UNE RÉACTION CHIMIQUE (PTS) ACTION DE L ACIDE CHLORHYDRIQUE SUR LE MAGNÉSIUM Données : Masse molaire atomique du magnésium : M(Mg) =,0 g.mol -1 Volume molaire des gaz dans les conditions de température et de pression de l expérience Vm =,0 L.mol -1 Le magnésium solide Mg(s) réagit avec les ions H + (aq) de l acide chlorhydrique pour former après réaction des ions magnésium Mg + (aq) et du dihydrogène gazeux H (g). III.1 Quels sont les réactifs et les produits de cette réaction? Les réactifs H " et Mg Les produits H et Mg " III. Écrire l équation chimique de la réaction se produisant H " + Mg H + Mg " Pour une première expérience on introduit dans un ballon une quantité initiale de magnésium ni(mg) = 1,0 mole et une quantité initiale d acide ni(h + ) =,0 moles. III. Compléter littéralement, le tableau descriptif ci-dessous de la transformation chimique : Équation de la réaction chimique État du système Avancement H " + Mg H + Mg " État initial x = 0 n n 0 0 En cours de transformation x = x n x n x x x État final x = x "# n x "# n x "# x "# x "# III. Déterminer l avancement maximal, xmax. Si H " est le réactif limitant n H (") = 0 soit : n x "# = 0 d où x "# = soit x "# =, =,0 mol Si Mg est le réactif limitant n Mg = 0 soit : n x" "# = 0 d où x" "# = n soit x" "# = 1,0 mol x "# = inf,0; 1,0 x "# = 1,0 mol III. Quel est le réactif limitant Compte tenu de la composition initiale du mélange c est le magnésium qui est le réactif limitant III.6 Déterminer les quantités de matières finales des réactifs et produits. n Mg = 0 mol n H (") = n x "# soit n H (") =,0 1,0 =,0 mol = x "# = 1,0 mol n Mg " = x "# = 1,0 mol Dans une deuxième expérience on introduit dans un ballon un volume V = 0 ml d acide chlorhydrique de concentration C = 1, mol.l -1, et on dépose une masse m = 1, g de magnésium.

3 III. 7 Déterminer la quantité de matière initiale de magnésium, ni(mg). n Mg = m( Mg ) M " n Mg = 1,,0 =,0. 10 mol III.8 Déterminer la quantité de matière initiale d acide chlorhydrique, ni(h + ). n H (") = C. V n H (") = 1, = 7,. 10 mol III. 9 Déterminer l avancement maximal, xmax Si H " est le réactif limitant n H (") = 0 soit : n x "# = 0 d où x "# = soit x "# =,." =,8. 10 mol Si Mg est le réactif limitant n Mg = 0 soit : n x" "# = 0 d où x" "# = n soit x" "# =,0. 10 mol x "# = inf,8. 10 ;,0. 10 x "# =,8. 10 mol III.10 Quel est le réactif limitant Compte tenu de la composition initiale du mélange c est l ion H (") qui est le réactif limitant III.11 En déduire la composition du système chimique à l état final en déterminant les quantités de matières finales. n H (") = 0 mol n Mg = n x "# soit n Mg =,0. 10,8. 10 = 1,. 10 mol n Mg " IV. COLORANT DU SIROP DE MENTHE (7PTS) = x "# =,8. 10 mol = x "# =,8. 10 mol Fig1 Fig Le sirop de menthe contient un colorant alimentaire, le bleu patenté V que l on souhaite doser par une méthode spectrophotométrique. On donne (fig1) le spectre d absorption de ce colorant. On réalise à cette fin une échelle de teintes dont on mesure les absorbances de chacune des solutions et dont les valeurs sont reportées sur n graphe (fig) Le sirop de menthe étant trop concentré on le dilue dix fois, la mesure de l absorbance de la solution diluée : Ad= 1,00 La dose maximale admissible de bleu patenté V ingérable par le corps humain est de DJ=, mg.kg -1.J -1 (milligramme par kilogramme de masse corporelle et par jour) IV.1 Sur quelle longueur d onde doit être réglé le spectrophotomètre pour réaliser les mesures (faire apparaître les constructions utiles Pour limiter les erreurs le spectrophotomètre doit être réglé sur la longueur d onde correspondant au maximum d absorption de l espèce dosée soit ici λ = 60 mn IV. En s aidant de la courbe d étalonnage, déterminer graphiquement la concentration massique Cmd de la solution diluée (faire apparaître les constructions utiles. On relève sur la courbe d étalonnage la concentration pour laquelle l absorption est égale à Ad = 1,00 Soit Cmd = 6,0 mg.l -1 IV. En déduire la concentration massique Cm du bleu patenté V dans le sirop de menthe Le facteur de dilution est de F=10= " C = 10 C " C = 6,0 10 = 60 mg. L

4 DS 1S THÈME OBSERVER MATIÈRES ORGANIQUES COLORÉES- SOLUTIONS COLORÉES- AVANCEMENT NOM :... PRÉNOM :... CLASSE :... DATE :... DS B Page 1/ Toutes les réponses doivent être clairement justifiées. Traiter littéralement pour obtenir l expression littérale exprimant la grandeur à calculer avant de faire l application numérique dont le résultat doit être exprimé avec le nombre de chiffres significatifs qui convient et accompagné de son unité donnée : spectre de la lumière blanche Lumière invisible Violet Indigo Bleu Vert Jaune Orange Rouge Lumière invisible Longueur d onde λ en nm I. MOLÉCULES ORGANIQUES COLORÉES (1PTS) I.1) Retrouver la formule semi-développée (FSD) et la formule brute (FB) de la molécule dont la représentation topologique est donnée cidessous FSD : FB : C 8 H 11 N I. ) Le bleu de bromothymol Le bleu de bromothymol est un indicateur coloré qui existe principalement sous deux formes (1) et () représentées ci-contre: L une des formes est jaune, l autre est de couleur fuchsia. Le spectre d absorption de chacune d elle est donné ci-dessous Forme 1 Forme a- Surligner les doubles liaisons conjuguées présentes dans ces molécules. b- Déduire des spectres d absorption les couleurs de chacune des deux formes (B1 et B) du BBT Justifier votre réponse (faire apparaître les constructions utiles sur les spectres) La forme B1 présente un maximum d absorption pour une radiation de couleur bleu, elle est donc de la couleur complémentaire du bleu c est à dire le jaune La forme B présente un maximum d absorption pour une radiation de couleur jaune vert elle est donc de la couleur complémentaire de bleue c- Le BBT est jaune dans un jus de citron, et prend une teinte bleue dans une eau savonneuse. De quel paramètre dépend sa couleur? Ce qui différentie une solution de jus de citron qui est acide et une solution d eau savonneuse qui est basique est la valeur du ph de ces solutions La couleur du BBT dépend donc du ph de la solution qui le renferme d- Citer deux autres facteurs pouvant influencer la couleur d une espèce chimique et donner un exemple pour chacun Les autres facteurs pouvant influencer la couleur d une espèce chimique peuvent être - la nature du solvant ; la température ; la lumière ; la pression e- On rappelle que plus un composé renferme de liaisons conjuguées plus la longueur d onde du maximum d absorption de ce composé est grande Attribuer à chacune des deux formes B1 B du BBT la structure de la molécule qui lui correspond, justifier la réponse Des deux formes du BBT la forme B présente un maximum d absorption pour une radiation de longueur d onde plus importante que celle de la forme B1 La molécule de forme 1 comporte le plus de double liaisons conjuguées elle correspond donc au spectre d absorption B elle colore en bleu la solution qui la renferme La forme de la molécule est donc celle qui correspond au spectre d absorption B1 elle colore en jaune la solution qui la renferme

5 II. LES QUANTITÉS EN CHIMIE(PTS) Compléter le diagramme ci contre en plaçant au dessus de chaque double flèche la relation liant les quantités reliées Légende : m: masse de l échantillon ou du N : nombre d entités élémentaires de l échantillon VP : Volume propre de l échantillon Vs : Volume de la solution qui renferme le M : masse molaire de l échantillon ou du Vm : volume molaire de l échantillon NA : Nombre d Avogradro ρ : masse volumique de l échantillon Cm : concentration massique de la solution C : concentration molaire de la solution III. SUIVI QUANTITATIF D UNE RÉACTION CHIMIQUE(PTS) ACTION DE L ACIDE CHLORHYDRIQUE SUR LE MAGNÉSIUM Données : Masse molaire atomique du magnésium : M(Mg) =,0 g.mol -1 Volume molaire des gaz dans les conditions de température et de pression de l expérience Vm =,0 L.mol -1 Le magnésium solide Mg(s) réagit avec les ions H + (aq) de l acide chlorhydrique pour former après réaction des ions magnésium Mg + (aq) et du dihydrogène gazeux H (g). III.1 Quels sont les réactifs et les produits de cette réaction? Les réactifs H " et Mg Les produits H et Mg " III. Écrire l équation chimique de la réaction se produisant H " + Mg H + Mg " Pour une première expérience on introduit dans un ballon une quantité initiale de magnésium ni(mg) =,0 mole et une quantité initiale d acide ni(h + ) = 8,0 moles. III. Compléter littéralement, le tableau descriptif ci-dessous de la transformation chimique : Équation de la réaction chimique État du système Avancement H " + Mg H + Mg " État initial x = 0 n n 0 0 En cours de transformation x = x n x n x x x État final x = x "# n x "# n x "# x "# x "# III. Déterminer l avancement maximal, xmax. Si H " est le réactif limitant n H (") = 0 soit : n x "# = 0 d où x "# = soit x " =, =,0 mol Si Mg est le réactif limitant n Mg = 0 soit : n x" "# = 0 d où x" "# = n soit x" "# =,0 mol x "# = inf,0;,0 x "# =,0 mol III. Quel est le réactif limitant Compte tenu de la composition initiale du mélange c est le magnésium qui est le réactif limitant III.6 Déterminer les quantités de matières finales des réactifs et produits. n Mg = 0 mol n H (") = n x "# soit n H (") = 8,0,0 =,0 mol = x "# =,0 mol n Mg " = x "# =,0 mol Dans une deuxième expérience on introduit dans un ballon un volume V = 100 ml d acide chlorhydrique de concentration C = 1, mol.l -1, et on dépose une masse m =, g de magnésium.

6 III. 7 Déterminer la quantité de matière initiale de magnésium, ni(mg). n Mg = m( Mg ) M " n Mg =,,0 = 1,0. 10 mol III.8 Déterminer la quantité de matière initiale d acide chlorhydrique, ni(h + ). n H (") = C. V n H (") = 1, = 1,. 10 mol III. 9 Déterminer l avancement maximal, xmax Si H " est le réactif limitant n H (") = 0 soit : n x "# = 0 d où x "# = soit x "# =,." = 7,. 10 mol Si Mg est le réactif limitant n Mg = 0 soit : n x" "# = 0 d où x" "# = n soit x" "# = 1,0. 10 mol x "# = inf 7,. 10 ; 1,0. 10 x "# = 7,. 10 mol III.10 Quel est le réactif limitant Compte tenu de la composition initiale du mélange c est l ion H (") qui est le réactif limitant III.11 En déduire la composition du système chimique à l état final en déterminant les quantités de matières finales. n H (") = 0 mol n Mg = n x "# soit n Mg = 1, ,. 10 =,. 10 mol IV. COLORANT DU SIROP DE MENTHE = x "# = 7,. 10 mol n Mg " = x "# = 7,. 10 mol Fig1 Fig Le sirop de menthe contient un colorant alimentaire, le bleu patenté V que l on souhaite doser par une méthode spectrophotométrique. On donne (fig1) le spectre d absorption de ce colorant. On réalise à cette fin une échelle de teintes dont on mesure les absorbances de chacune des solutions et dont les valeurs sont reportées sur n graphe (fig) Le sirop de menthe étant trop concentré on le dilue dix fois, la mesure de l absorbance de la solution diluée : Ad= 1,6 La dose maximale admissible de bleu patenté V ingérable par le corps humain est de DJ=, mg.kg -1.J -1 (milligramme par kilogramme de masse corporelle et par jour) IV.1 Sur quelle longueur d onde doit être réglé le spectrophotomètre pour réaliser les mesures (faire apparaître les constructions utiles Pour limiter les erreurs le spectrophotomètre doit être réglé sur la longueur d onde correspondant au maximum d absorption de l espèce dosée soit ici λ = 60 mn IV. En s aidant de la courbe d étalonnage, déterminer graphiquement la concentration massique Cmd de la solution diluée (faire apparaître les constructions utiles. On relève sur la courbe d étalonnage la concentration pour laquelle l absorption est égale à Ad = 1,6 Soit Cmd = 10,0 mg.l -1 IV. En déduire la concentration massique Cm du bleu patenté V dans le sirop de menthe Le facteur de dilution est de F=10= " C = 10 C " C = 10,0 10 = 100 mg. L

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