Interrogation du 2 mai 2012 : chimie niveau Seconde

M.Douezy

Description

Avec correction. Interrogation 2- 2-5-12 solutions aqueuses
Devoir Surveillé (DS) en Physique (2012) pour Seconde

Sujets

• Annales
• Devoir surveillé
• Devoir scolaire
• Cours
• exercices
• Lycée
• École
• ressources pédagogiques
• Ressource

Informations

• Publié par: ressources-de-seconde
• Nombre de lectures: 8 760
• Langue: Français

Extrait

Interrogation 2° CHIMIE  mercredi2 mai 2012 M. Douëzy ; durée : une heure ; calculatrice autorisée ; le sujet comporte 1 page.

23 -1-1 -1 Données: N A ; M(C) = 12,0 g.mol6,02.10 mol; M(N) = 14,0; M(H) = 1,00 g.mol = -1 -1-1 -1 g.mol ;M(O) = 16,0 g.mol; M(Cu) = 63,5 g.mol; M(S) = 32,1 g.mol;

Exercice1:(5,5 points) Le café contient, entre autres constituants, de la caféine de formule brute C 8 H 10 N 4 O 2 . 1. Sachant qu’une tasse a un volume moyen V = 12,0 mL et que la masse volumique de la -1 caféine est ρ Caféine = 2,0 g.L(On rappelle que la masse volumique ρ est la masse m d’un volume V donné par la relation ρ = m/V), calculer la masse m de solution de caféine qu’il y a dans cette tasse de café. 2. En fait, la masse de caféine m caféine est 100 fois plus faible que la masse m de la solution de caféine ; que vaut m caféine ? 3. En déduire la concentration massique en caféine dans la tasse. 4. Calculer la masse molaire moléculaire de la caféine qui a pour formule brute C 8 H 10 N 4 O 2. 5. Calculer la quantité de matière de caféine (notée n caféine ) présente dans la tasse de café. 6. Calculer la concentration molaire volumique en caféine dans la tasse de café.

Exercice2:(11,5 points) A température ordinaire, le sulfate de cuivre pentahydraté, est un solide soluble dans l’eau. Sa formule brute est (CuSO 4 , 5 H 2 O). On se propose de préparer V = 100 mL d’une solution de sulfate de cuivre pentahydraté dont -1 la concentration molaire en sulfate de cuivre pentahydraté est C CuSO4,5H2O .= 0.10 mol.L 1. Préciser quel est le soluté et quel est le solvant dans la solution à préparer. 2. Quelle est la quantité de matière en sulfate de cuivre pentahydraté n CuSO4,5H2O  contenue dans V = 100 mL de solution à préparer ? 3. Quelle est la masse de sulfate de cuivre pentahydraté m CuSO4,5H2O à prélever pour préparer ces 100 mL de solution ? 4. Rédiger le protocole expérimental permettant de préparer cette solution. A partir de cette solution on souhaite préparer V’=100 mL de solution de sulfate de cuivre -1 pentahydraté de concentration C’ CuSO4,5H2O  = 0,010mol.L. 5. Comment s’appelle cette opération ? 6. Déterminer le facteur de dilution. 7. Calculer le volume V p de solution mère à prélever pour préparer cette solution ? 8. Rédiger le protocole expérimental permettant de préparer cette solution. -1 9. On souhaite préparer une solution S’’ de concentration 0,020 mol.L. A partir de quelle solution peut-on fabriquer S’’ ? Justifier votre réponse.

Exercice3: (3points) «On ne donne pas les substances à usage homéopathiques telles quelles. On les dilue, ce qui permet d'éviter leurs effets toxiques directs et aussi de renforcer leur pouvoir curateur.(..) On part de la substance de base (la teinture mère T.M) et on procède par dilutions successives au 1/100.La première dilution, ou première centésimale hahnemannienne ou1 CH, consiste en1goutte de teinture mère additionnée de99gouttes de solvant et agitée vigoureusement. On prend1goutte de cette1CH, on ajoute à nouveau99gouttes de solvant, on agite et on obtient la deuxième centésimale hahnemannienne ou2CH, etc.(..). . Les scientifiques peuvent critiquer cette méthode et démontrer aisément qu'entre la11CH et la12CH iln 'y a plus de molécule». (Texte extrait deL 'homéopathie pour mes enfantsdu docteur Alain Horvileur, Hachette Pratique, 1999.)

1) Quelle est la concentration molaire en espèce chimique active d'une solution 1 CH, 2 CH, 3 CH puis 12 CH sachant que ces solutions filles sont préparées à partir de la solution mère de -1 concentration 1,0 mo1.L? 2) Calculer la quantité de matière puis le nombre de molécules actives dans 1 L d'une solution 2 CH puis 12 CH. Justifier la fin du texte ci- dessus.

Corrigé Exercice 1 : 1. Masse m de solution de caféine dans la tasse de café : -3 -2 m = ρ caféine = 2,4.10x V = 2,0 x 12,0.10g = 24 mg. 2. Masse m caféine de caféine dans la tasse : -4 m caféine = m / 100 = 2,4.10g. 3. Concentration massique en caféine dans la tasse : -4 -3-2 -1 t = m caféine g.L .= 2,0.10/ 12,0.10/V = 2,4.10 4. Masse molaire moléculaire de la caféine : -1 M = M(C 8 H 10 N 4 O 2 .) = 8 M(C) + 10 M(H) + 4 M(N) + 2 M(O) = 194 g.mol 5. Quantité de matière de caféine dans la tasse de café : -4 -6 n caféine = m caféine /M = 2,4.10/ 194 = 1,2.10mol. 6. Concentration molaire volumique en caféine dans la tasse de café : -6 -3-4 -1 C = n caféine / 12,0.10/V = 1,2.10= 1,0.10mol.L .

Exercice 2 : 1. Le soluté est le sulfate de cuivre pentahydraté et le solvant est l’eau. 2. Quantité de matière de sulfate de cuivre pentahydraté dans V = 100 mL de solution : -2 n1C´V CuSO,5CuSOH O,5H O = 0,10 x 0,100 = 1,0.10mol. 4 24 2 3. Masse de sulfate de cuivre pentahydraté correspondant : -2 m1n´M(CuSO, 5H O) CuSO 4 ,5H 2 O CuSO 4 ,5H 2 O4 2 = 250 = 2,5 g.1,0.10 x -1 Avec M(CuSO 4 ,5H 2 O) = M(CuSO 4 ) + 5 M(H 2 .O) = 250 g.mol 4. Protocole expérimental de la préparation de cette solution. On pèse 2,5 g de sulfate de cuivre pentahydraté qu’on introduit dans une fiole jaugée de 100 mL puis on complète (en agitant pour dissoudre le soluté) avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge. 5. Cette opération est une dilution. C CuSO,5H O 4 2 6. Le facteur de dilution est F = ' = 0,10 / 0,010 = 10. C CuSO,5H O 4 2 7. Lors d’une dilution, la quantité de matière de soluté ne varie pas, ainsi ' ' C CuSO 4 ,5H 2 O ´V p 1C CuSO 4 ,5H 2 O ´V . Vp= 10 mL. 8. Protocole expérimental de la dilution : On prélève V p = 10 mL de solution S à l’aide d’une pipette jaugée de 10 mL qu’on introduit dans une fiole jaugée de 100 mL puis on complète avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge. 9. On ne peut pas fabriquer la solution S’’ à partir de S’ car S’’ est plus concentrée que S’ mais on peut fabriquer la solution S’’ à l’aide de la solution S.

Exercice 3 : 1) Une solution 1 CH est diluée 100 fois par rapport à la solution mère ; une solution 1 CH est -2 donc 100 = 10² fois moins concentrée que la solution mère : sa concentration est 1,0.10 -1 mol.L . Une solution 2 CH est diluée 100 fois par rapport à une solution 1 CH qui est elle-même 4 diluée 100 fois par rapport à la solution mère ; une solution 2 CH est donc 100² = (10²)² = 10 -4 -1 fois moins concentrée que la solution mère : sa concentration est 1,0.10mol.L . 3 36 De même, une solution 3 CH est 100= (10²)= 10fois moins concentrée que la solution -6 -1 mère : sa concentration est 1,0.10mol.L . 12 1224 De même, une solution 12 CH est 100= (10²)= 10fois moins concentrée que la solution -24 -1 mère : sa concentration est 1,0.10mol.L . -4 2) Dans 1 L de solution 2 CH, on a n = 1,0.10mol de molécules actives soit un nombre 19 N = n * N A de molécules actives.= 6,0 10 -24 Dans 1 L de solution 12 CH, on a n = 1,0.10mol de molécules actives soit un nombre -1 N = n * N A = 6,0 10de molécules actives. Dans 1 L de solution 12 CH, on a 0,6 molécules actives soit moins d’une molécule ; on peut donc dire, comme le texte l’indique,qu’entre la 11 CH et la 12 CH, il n’y a plus de molécule.