DEVOIR N 11 DE PHYSIQUE CHIMIE Chaque réponse devra être rédigée. Chaque résultat doit être accompagné de son unité et donné avec un nombre de chiffres significatifs cohérent avec les données. Données : M(H)=1,00 g.mol -1 ; M(C)=12,0 g.mol -1 ; M(O)=16,0 g.mol -1 ; M(Na)=23,0 g.mol -1 ; M(S)=32,1 g.mol -1 ; M(Cl)=35,5 g.mol -1 ; M(K)=39,1 g.mol -1 ; M(Mn)=54,9 g.mol -1 ; M(Cu)=63,5 g.mol -1 2 ème tentative Objectifs à valider Restituer ses connaissances (coef. 3) Réaliser Analyser Com (coef. 1) RES_18 RES_19 RES_20 RES_21 REA_19 REA_20 ANA_18 ANA_19 ANA_20 ANA_21 C C Note Exercice n 1 : Avant un marathon, Clément prépare 50,0 cl d une boisson isotonique en dissolvant 50,0 g de saccharose (C 12 H 22 O 11 ) et 6,0 mg de chlorure de sodium (NaCl). 1. Donner la définition d une solution et compléter la phrase suivante : «Une solution peut contenir des ou des.» 2. Exprimer puis calculer la concentration massique en chlorure de sodium de cette 3. Rédiger le protocole permettant de préparer la boisson isotonique. (On supposera que 6,0 mg de chlorure de sodium correspondent à quelques grains de sel de table) RES_18 RES_19 REA_19 ANA_20 Dans une revue sportive, un article indique que la concentration molaire en saccharose d une boisson isotonique ne doit pas dépasser 2,00.10-1 mol.l -1. 4. Exprimer puis calculer la quantité de matière maximale de saccharose que doit contenir 750 ml d une boisson isotonique. RES_20 REA_20 Après quelques calculs, Clément s aperçoit que sa boisson est trop concentrée en saccharose. Pour faire un essai, il décide de la diluer 4 fois en préparant 20,0 ml de solution fille. 5. Exprimer puis calculer le volume de boisson à prélever pour préparer la solution fille. 6. Lister le matériel nécessaire à la préparation de cette solution (sans écrire le protocole) ANA_19 RES_21 Exercice n 2 : On souhaite préparer 200,0 ml d une solution aqueuse de permanganate de potassium (KMnO 4 ) de concentration molaire en soluté égale à 8,00.10-2 mol.l -1. 1. Calculer la masse de soluté nécessaire à la préparation de cette ANA_18 Dans l armoire de chimie, un flacon contient une solution aqueuse de permanganate de potassium (solution violette qui est plus claire que la solution précédemment préparée) de concentration inconnue. 2. Proposer une démarche expérimentale pour déterminer la concentration de cette ANA_21
Résolution de problème : L utilisation de glococorticoïdes (cortisone, désonide, fluocortolone, hydrocortisone...) est interdite pour les sportifs participant à des compétitions. Le SOLUPRED est un médicament anti-inflammatoire stéroïdien qui appartient à la famille des corticoïdes de synthèse. Il est délivré en pharmacie sous la forme de comprimés de masse m(comprimé) = 2,50 g. Un comprimé contient 0,80% en masse de prednisolone (C 21 H 28 O 5 ). On supposera que la prednisolone se dissout uniquement dans le sang du sportif, soit un volume de 5,00 L. Déterminer la concentration molaire en prednisolone présent dans le sang après la prise de 2 comprimés simultanément.
DEVOIR N 11 DE PHYSIQUE CHIMIE Chaque réponse devra être rédigée. Chaque résultat doit être accompagné de son unité et donné avec un nombre de chiffres significatifs cohérent avec les données. Données : M(H)=1,00 g.mol -1 ; M(C)=12,0 g.mol -1 ; M(O)=16,0 g.mol -1 ; M(F)=19,0 g.mol -1 ; M(Na)=23,0 g.mol -1 ; M(S)=32,1 g.mol -1 ; M(Cl)=35,5 g.mol -1 ; M(K)=39,1 g.mol -1 ; M(Mn)=54,9 g.mol -1 ;M(Cu)=63,5 g.mol -1 2 ème tentative Objectifs à valider Restituer ses connaissances (coef. 3) Réaliser Analyser Com (coef. 1) RES_18 RES_19 RES_20 RES_21 REA_19 REA_20 ANA_18 ANA_19 ANA_20 ANA_21 C C Note Exercice n 1 : Avant son entrainement, Clément prépare 25,0 cl d une boisson isotonique en dissolvant 7,00.10-2 mol de saccharose (C 12 H 22 O 11 ) et 50,0 µmol de chlorure de sodium (NaCl). 1. Donner la définition d une solution et compléter la phrase suivante : «Une solution peut contenir des ou des.» 2. Exprimer puis calculer la concentration molaire en chlorure de sodium de cette 3. Lister le matériel nécessaire à la préparation de cette solution (sans écrire le protocole) RES_18 RES_20 REA_20 RES_21 Dans une revue sportive, un article indique que la concentration molaire en saccharose d une boisson isotonique ne doit pas dépasser 70 g.l -1. 4. Exprimer puis calculer la masse maximale de saccharose que doit contenir 750 ml d une boisson isotonique. RES_19 REA_19 Après quelques calculs, Clément s aperçoit que sa boisson est trop concentrée en saccharose. Pour faire un essai, il décide de la diluer 5 fois en préparant 50,0 ml de solution fille. 5. Exprimer puis calculer le volume de boisson à prélever pour préparer la solution fille. 6. Rédiger le protocole permettant de préparer la solution fille ANA_19 ANA_20 Exercice n 2 : On souhaite préparer 25,0 ml d une solution aqueuse de sulfate de cuivre (CuSO 4 ) en dissolvant 3,19 g. 1. Calculer la concentration molaire en soluté de cette ANA_18 Dans l armoire de chimie, un flacon contient une solution aqueuse de permanganate de potassium (solution violette qui est plus claire que la solution précédemment préparée) de concentration inconnue. 2. Proposer une démarche expérimentale pour déterminer la concentration de cette ANA_21
Résolution de problème : L utilisation de glococorticoïdes (cortisone, désonide, fluocortolone, hydrocortisone...) est interdite pour les sportifs participant à des compétitions. Le CELESTENE est un médicament anti-inflammatoire stéroïdien qui appartient à la famille des corticoïdes de synthèse. Il est délivré en pharmacie sous la forme de comprimés de masse m(comprimé) = 500 mg. Un comprimé contient 0,40% en masse de bétaméthasone (C 22 H 29 FO 5 ). On supposera que la bétaméthasone se dissout uniquement dans le sang du sportif, soit un volume de 4,50 L. Déterminer la concentration molaire en bétaméthasone présent dans le sang après la prise d un comprimé.
Correction du DS n 11 (sujet 1) Exercice 1 1. Une solution est un soluté dissout dans un solvant. Une solution peut contenir des molécules ou des ions. 2. cm(nacl) = m(nacl)/ V = 6,0.10-3 /50,0.10-2 = 0,012 g/l 3. Protocole de dissolution : Poser une coupelle de pesée sur la balance et tarer-la Peser 50,0 g de saccharose Verser le saccharose et quelques grains de chlorure de sodium dans une fiole jaugée de 500,0 ml à l aide d un entonnoir Rincer la coupelle et l entonnoir avec de l eau distillée et remplir la fiole jusqu au col Agiter jusqu à dissolution complète Ajouter de l eau distillée jusqu à ce que le bas du ménisque soit au trait de jauge Agiter pour homogénéiser la solution 4. n(c 12 H 22 O 11 ) = c(c 12 H 22 O 11 ) * V = 2,00.10-1 * 750.10-3 = 0,15 mol 5. F = Vfille/Vmère = cmère / cfille Le facteur de dilution vaut F = 4 On calcule le volume de solution mère à prélever : Vmère = Vfille / F = 20,0 / 4 = 5,00 ml 6. Matériel pour la dilution : un bécher une pipette jaugée de 5,00 ml une propipette une fiole jaugée de 20,0 ml et son bouchon une pissette d eau distillée Exercice 2 1. On calcule la masse molaire moléculaire M(KMnO 4 ) = M(K) + M(Mn) + 4*M(O) = 39,1 +54,9 + 4*16,0 = 158,0 g/mol n(kmno 4 ) = c(kmno 4 ) * V= 8,00.10-2 / 200,0.10-3 = 0,016 mol On calcule la masse de soluté m(kmno 4 ) = n(kmno 4 ) * M(KMnO 4 ) = 0,016 * 158,0 = 2,53 g 2. Pour déterminer la concentration de la solution inconnue, nous pouvons réaliser une échelle de teinte à partir de la solution préparée (concentration connue). L ensemble des solutions de concentrations connues seront placées dans des tubes à essai, ainsi que la solution inconnue. En comparant la teinte de la solution inconnue à celle de l échelle de teinte (de plus concentrée à la moins concentrée), nous placerons le tube inconnu entre deux tubes (un plus clair et l autre plus foncé) afin de déterminer un encadrement de la concentration de la solution inconnue. Résolution de problème On calcule la masse de soluté dans deux comprimés m(c 21 H 28 O 5 ) = 2 * 0,80/100*m(comprimé) = 2 * 0,80/100*2,50 = 4,00.10-2 g On calcule la masse molaire moléculaire M(C 21 H 28 O 5 ) = 21*M(C) + 28*M(H) + 5*M(O) = 21*12,0 + 28*1,00 + 5*16,0 = 360,0 g/mol n(c 21 H 28 O 5 ) = m(c 21 H 28 O 5 ) / M(C 21 H 28 O 5 ) = 4,00.10-2 / 360,0 = 1,11.10-4 mol On calcule la concentration de soluté dans le sang c(c 21 H 28 O 5 ) = n(c 21 H 28 O 5 )/V = 1,11.10-4 / 5,00 = 2,22.10-5 mol/l
Correction du DS n 11 (sujet 2) Exercice 1 1. Une solution est un soluté dissout dans un solvant. Une solution peut contenir des molécules ou des ions. 2. c(nacl) = n(nacl)/ V = 50,0.10-6 /25,0.10-2 = 2,00.10-4 mol/l 3. Pour réaliser une dissolution, il faut une balance, une coupelle de pesée, une spatule, une fiole jaugée de 250,0 ml (25,0 cl) et son bouchon, un entonnoir, une pissette d eau distillée et les solutés. 4. m(c 12 H 22 O 11 ) = cm(c 12 H 22 O 11 ) * V = 70 * 750.10-3 = 52,5 g 5. F = Vfille/Vmère = cmère / cfille Le facteur de dilution vaut F = 5 On calcule le volume de solution mère à prélever : Vmère = Vfille / F = 50,0 / 5 = 10,0 ml 6. Protocole de dilution : Verser dans un bécher environ 55,0 ml de solution mère À l aide d une propipette et d une pipette jaugée de 10,0 ml, prélever 10,0 ml de solution mère (en veillant à ce que le bas du ménisque se trouve au niveau du trait de jauge) Les verser dans une fiole jaugée de 50,0 ml Ajouter de l eau distillée jusqu au col puis agiter Compléter jusqu au trait de jauge et agiter de nouveau pour homogénéiser la solution Exercice 2 1. On calcule la masse molaire moléculaire M(CuSO 4 ) = M(Cu) + M(S) + 4*M(O) = 63,5 +32,1 + 4*16,0 = 159,6 g/mol n(cuso 4 ) = m(cuso 4 ) / M(CuSO 4 ) = 3,19 / 159,6 = 2,00.10-2 mol On calcule la concentration molaire en soluté c(cuso 4 ) = n(cuso 4 )/V = 2,00.10-2 / 25,0.10-3 = 0,800 mol/l 2. Pour déterminer la concentration de la solution inconnue, nous pouvons réaliser une échelle de teinte à partir de la solution préparée (concentration connue). L ensemble des solutions de concentrations connues seront placées dans des tubes à essai, ainsi que la solution inconnue. En comparant la teinte de la solution inconnue à celle de l échelle de teinte (de plus concentrée à la moins concentrée), nous placerons le tube inconnu entre deux tubes (un plus clair et l autre plus foncé) afin de déterminer un encadrement de la concentration de la solution inconnue. Résolution de problème On calcule la masse de soluté dans un comprimé m(c 22 H 29 FO 5 ) = 0,40/100*m(comprimé) = 0,40/100*0,500 = 2,00.10-3 g On calcule la masse molaire moléculaire M(C 22 H 29 FO 5 ) = 22*M(C) + 29*M(H) + 1*M(F) + 5*M(O) = 22*12,0 + 29*1,00 + 1*19,0 + 5*16,0 = 392,0 g/mol n(c 22 H 29 FO 5 ) = m(c 22 H 29 FO 5 ) / M(C 22 H 29 FO 5 ) = 2,00.10-3 / 392,0 = 5,10.10-6 mol On calcule la concentration de soluté dans le sang c(c 22 H 29 FO 5 ) = n(c 22 H 29 FO 5 )/V = 5,10.10-6 / 4,5 = 1,13.10-6 mol/l