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1 1ere partie : Equation bilan d une réaction chimique Vous avez vu en seconde qu une transformation chimique qui se produit lors d une. peut être modélisée par une Lors d une transformation chimique, les quantités de matière des réactifs sont Etude du détartrage d une cafetière. 1. Détartrage de la cafetière Le calcaire est du carbonate de calcium (CaCO 3 ) plus ou moins pur. Lorsqu on verse de l acide sur du calcaire, on observe une effervescence. Pour détartrer une cafetière, on peut utiliser des sachets achetés en grandes surfaces dans lesquels on trouve des cristaux blancs ou utiliser une solution d acide chlorhydrique. a) Calculer la masse molaire moléculaire du calcaire. Masse molaire atomique : M o = 16g/mol ; M C = 12g/mol ; M ca = 40g/mol b) Proposer une transformation possible lors du détartrage. c) Quelles séries d expériences pourrait-on faire pour vérifier cette transformation? d) Compléter le diagramme rendant compte de l évolution du système : Etat initial Etat final 1S-Mme GARCIA 1

2 2. Bilan de matière a) On veut préparer 100ml de solution d acide chlorhydrique de concentration c = 1 mol.l -1 à partir d une solution mère d acide chlorhydrique de concentration c = 2 mol.l -1. Ecrire le protocole pour réaliser cette solution. b) Proposer un protocole pour déterminer la masse de calcaire qui peut réagir avec ces 100 ml de solution. Aide : Si le gaz formé se dégage complètement, il est possible de déterminer sa masse en comparant la masse initiale et la masse finale du système.. c) Réaliser l expérience et compléter le tableau ci-dessous. N mesure Masse de calcaire (g) Volume solution (ml) 1 1, , , , , , , ,0 100 Présence de solide Masse de gaz formé (g) 1S-Mme GARCIA 2

3 d) compléter le tableau Quantité de matière initiale de calcaire (..) Quantité de matière initiale de détartrant (..) Quantité de matière de gaz formé (..) Auto évaluation Je sais calculer la masse molaire moléculaire du calcaire. Je connais quelques tests caractéristiques d espèces chimiques Je sais écrire le protocole pour réaliser la dilution ( V à prélever ; verreries ; étapes) J ai trouvé un protocole afin déterminer la masse de calcaire pouvant réagir avec la solution d acide chlorhydrique. J ai pesé correctement la masse de solide J ai su déduire la masse de gaz formé Je sais calculer les quantités de matière d espèces solides Je sais calculer les quantités de matière d espèces aqueuses 3. Equation bilan Réaliser : Représenter graphiquement les quantités de matières de chacune de ces substances chimiques en fonction du numéro de la mesure. S approprier : Décrire et interpréter ces courbes. 1S-Mme GARCIA 3

4 Analyser En déduire les relations qui lient les quantités de matière de calcaire, de détartrant et de gaz. Valider Proposer une équation bilan de la réaction de détartrage. Attention!!! L acide chlorhydrique a pour formule H + + Cl - Cl (aq) est un ion spectateur. On écrira donc pour la formule de l acide chlorhydrique H + (aq). Auto évaluation Je sais remplir un tableau de valeurs dans un tableur grapheur ( Excel ou Opencalc..) Je sais tracer les courbes demandées Je sais décrire ces courbes ( 2 parties) J interprète l évolution des quantités de matière en utilisant les termes réactifs et produits Je raisonne sur la comparaison des coefficients directeurs pour trouver la relation entre quantités de matière des réactifs et du produit. Je propose une équation bilan de la réaction de détartrage. 1S-Mme GARCIA 4

5 Conclusion :.. 2ieme partie : loi de Beer-Lambert (Diaporama) TP : Comment connaître la concentration en diiode dans la solution inconnue? Nom : Bétadine Principe actif : Polyvidone iodée (complexe formé entre les molécules de diiode et de polyvidone) Classe thérapeutique : Antiseptique cutané iodé Indications : BETADINE dermique est utilisé pour désinfecter les plaies et les brûlures superficielles de la peau Informations pratiques : Délivré sans ordonnance Etiquetage : Bétadine à 10% signifie Polyvidone iodée : 10g pour 100 ml 1S-Mme GARCIA 5

6 L étiquette du flacon indique 10%..Débrouille toi pour trouver la concentration en diiode dans la Betadine Vous disposez : - d une solution en diiode de concentration c = mol.l -1 ; - de la solution en Bétadine diluée 10 fois. - d un spectrophotomètre dont vous règlerez la longueur d onde = 470 nm - d une fiole jaugée 50 ml et d une pipette graduée. Analyser Proposez un protocole expérimental afin de déterminer la concentration en diiode dans la Bétadine. (15min) APPEL N 1 Appeler le professeur pour lui présenter le protocole ou en cas de difficulté. 1S-Mme GARCIA 6

7 Réaliser Réalisation du protocole expérimental proposé (dilution 10 fois et 25 fois) ; mesure de l absorbance et tracé de la courbe d étalonnage A=f(c ) (20 minutes). APPEL N 2 Appeler le professeur pour lui présenter une mesure ou en cas de difficulté. Valider Exploitation des mesures (20 minutes). Utilisez le graphique A = f (c) afin de trouver la concentration en I 2 dans la Bétadine. Auto évaluation Mon protocole donne clairement les étapes à suivre pour répondre à la problématique Mon protocole donne la verrerie et les appareils de mesure à utiliser ainsi que leur mode d utilisation ( λ = 470nm) Je sais calculer les concentrations filles des solutions diluées préparées. Je sais utiliser un spectrophotomètre (réglage ; blanc ; lecture valeur ) Je sais tracer A = f (c) J ai trouvé graphiquement la concentration en I2 dans la Bétadine diluée J ai trouvé la concentration en I2 dans la Bétadine. ANALYSER REALISER VALIDER NOTE 1S-Mme GARCIA 7

8 3ieme partie : Etude de l évolution d un système chimique Est il possible de prévoir à l avance la masse de produit obtenu lors d une transformation chimique? On envisage la réaction chimique entre les ions iodure I -, incolore, et les ions peroxodisulfate S , incolore, d équation : 2 I - (aq) + S (aq) = I 2(aq) + 2 SO 4 2- (aq) Il se forme du diiode, de couleur jaune brun, et des ions sulfate, incolores. Cette transformation chimique peut être suivie par la mesure de l'absorbance du diiode formé puisque c est la seule espèce colorée donc qui absorbe dans le visible. Remarque : la réaction a lieu entre une solution d iodure de potassium et une solution de peroxodisulfate de sodium ; le bilan indiqué plus haut ne fait pas apparaître les espèces spectatrices. MANIPULATION Réglage du spectrophotomètre Sélectionner la longueur d onde λ = 470 nm et faire le zéro d absorbance. Réalisation de l expérience Dans un bécher, prélever 10,0 ml d une solution d iodure de potassium à la concentration de c= mol.l -1 Dans un autre, prélever 10,0 ml d une solution de peroxodisulfate de sodium à la concentration c = 5, mol.l -1. Mélanger et homogénéiser le contenu des deux béchers en déclenchant le chronomètre. Remplir une cuve du mélange réactionnel puis l introduire dans le spectrophotomètre à la place de la cuve précédente et noter la valeur de l absorbance en fonction du temps. temps 1min 2min 3 min 5 min 10 min 15 min 25 min 60 min 75 min Absorbance 1,72 1,72 n (I 2 ) mol Tableau 1 1S-Mme GARCIA 8

9 EXPLOITATION Remarque : Le prélèvement évolue comme la totalité du mélange. Les calculs seront faits en raisonnant sur le volume total du milieu réactionnel. 1. Comment lisez-vous l équation de la transformation chimique? 2. Calculer les quantités de matière initiales de réactifs introduits, c'est-à-dire n 0 (I - ) et n 0 (S ). Remplir la première ligne du tableau d avancement (p11). 3. Si on forme une quantité de matière x mol de diiode, quelle quantité de matière en ions sulfate s est-il formé? Cela nécessite des réactifs : en quelle quantité? Quelle quantité de matière en réactifs reste t-il alors? Remplir la deuxième ligne du tableau d avancement. 4. Donnée : à 470 nm, la loi de Beer-Lambert s écrit A = 650 C I2 Comment déterminer, à une date t, la quantité de matière en diiode formée à partir de l'absorbance? Ecrire la relation littérale puis numérique qui permettra le calcul. Remplir le tableau Trouver la relation littérale reliant x et A. Remplir le tableau 2 1S-Mme GARCIA 9

10 Dates t (min) 2 I - (aq) + S (aq) I 2 (aq) + 2 SO 2-4 (aq) Tableau 2 6. Que peut-on dire de la composition du mélange à la date t = 2 h? Pourquoi y-a-t-il «une fin» à cette réaction? 7. On dit que lors de cette expérience, l ion peroxodisulfate est le réactif limitant. Expliquer cette affirmation. 1S-Mme GARCIA 10

11 8. Ces résultats doivent se retrouver facilement à l aide du tableau d avancement, dans la dernière ligne. Expliquer comment procéder. 9. Quel est l intérêt d un tel tableau? Tableau d avancement ou tableau d évolution du système chimique : Etat du système Avancement x 2 I - (aq) + S (aq) I 2 (aq) + 2 SO 4 2- (aq) n à Etat initial (mol) n à Etat intermédiaire (date t)(mol) n à Etat maximal(mol) x = 0 x X max= 1S-Mme GARCIA 11

12 Compétences attendues : exercices Je sais calculer des quantités de matières pour différentes espèces chimiques ( solides, aqueuses, gaz) Je sais écrire une équation bilan Je sais interpréter l équation bilan «par la petite phrase» Je connais la loi de Beer- Lambert 4 p 101 Je sais utiliser la loi de Beer-Lambert. Je sais que pour trouver expérimentalement une concentration inconnue, je compare avec une courbe d étalonnage. Je sais mettre en place un tableau d avancement et je sais le remplir. Je sais utiliser un tableau d avancement afin de trouver le réactif limitant et les masses en produits formés 13 ; 14 p ; 20 p117 1S-Mme GARCIA 12

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