Aurélie 04/12/09
 

 

 Matériel et activités expérimentales en physique et chimie : concours aide technique laboratoire : ministère agriculture 2005.


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Unités et symboles :
La liste suivante comporte les symboles d'unités utilisées en physique chimie :
g, mol, mol L-1, g mol-1, kg m-3, A, V, Hz, W, S, W, T, Wb, N, J, m s-1, m s-2, Nm, Pa, °C, J kg-1K-1.
Choisir dans cette liste  le symbole qui convient à l'unité de chaque grandeur du tableau ci-dessous et le reporter dans la case correspondante.

intensité du courant
résistance d'un conducteur
puissance électrique
intensité d'une force
moment d'une force
Travail d'une force
A
W W
N
N m
J
masse molaire
quantité de matière
concentration molaire volumique
masse volumique
pression
température absolue
g mol-1 mol
mol L-1 kg m-3 Pa
K
Connaissances de la classification périodique :
Ciompléter le tableau ci-dessous :
colonne de la classification
éléments
notation chimique de l'ion correspondant
nom de la famille chimique
première
11Na
Na+
alcalins
deuxième
20Ca Ca2+
alcalino-terreux
avant dernière
17Cl
Cl-
halogènes

Les composés chimiques :
Compléter le tableau suivant :
H : 1,0 ; O : 16 ; S : 32 ; C : 12 g/mol ; Vm = 24 L mol-1.

nom du composé
formule brute
état dans les conditions ordinaires de température et de pression
masse molaire moléculaire
masse m, ou volume V du composé et quantité de matière dans les conditions ordinaires
butane
C4H10
gaz
4*12+10 = 58 g/mol
donnée : V = 6 L
n = V / Vm = 6/24 = 0,25 mol
glucose
C6H12O6
solide
6*12+12+6*16 =180 g/mol
donnée : m = 9 g
n = m/M = 9/180 =0,05 mol
acide sulfurique
H2SO4 pur
liquide
2+32+4*16 = 98 g/mol
donnée : n = 0,1 mol
m = n M = 0,1*98 = 9,8 g



nom du composé
formule  à l'état solide
formule en solution aqueuse
sulfate de sodium
Na2SO4
2Na+aq + SO42-aq
dichromate de potassium
K2Cr2O7
2K+aq +Cr2O72-aq
chlorure de fer (III)
FeCl3
Fe3+aq +3Cl-aq

Tests d'identification de certains composés chimiques :

nom de l'espèce chimique  à identifier
réactif caractéristique
résultat du test
ion chlorure
nitrate d'argent
précipité blanc de chlorure d'argent
amidon
eau iodée ou Lugol
initialement jaune, la solution prend une teinte violette noire.
glucose
liqueur de Fehling
la solution initialement bleue donne à chaud un précipité  rouge d'oxyde de cuivre (I°
acétone ou propanone
DNPH
solide jaune

Fonctions caractéristiques des composés organiques :

nom de la fonction
formule du groupement fonctionnel
nom d'un composé organique comportant le groupement fonctionnel
alcool primaire
-CH2OH
alcool éthylique ou éthanol
acide  carboxylique
-COOH
acide éthanoïque  ou acétique
ester
- COO-C
&thanoate de butyle
aldehyde
-CHO
éthanal
amine primaire
-NH2
éthylamine

La verrerie :

1 : becher ; 2 : verre  à pied ; 3 : coupelle ; 4 : erlenmeyer ; 5 : ballon  à fond plat ; 6 : fiole  à vide ; 7 : ampoule  à décanter ; 8 : tube  à essais.

9 : pipette ; 10 : pipette graduée ; 11 : pipette jaugée ; 11 : éprouvette ; 12 fiole jaugée ; 13 : burette graduée.







Nommer les éléments numérotés
1 :élévateur à croisillons
2 :chauffe ballon électrique
3 : réfrigérant  à eau
préciser le rôle de l'élément 1
monter ou descendre le  ballon et chauffe ballon
indiquer dans quel sens doit circuler l'eau de refroidissement
de B vers A
le distillat comporte deux phases : les identifier et indiquer dans laquelle se trouve l'arôme extrait
la phase aqueuse la plus dense est en bas ; la phase organique est au dessus  : elle contient l'arôme.
Donner le nom de ce mode d'extraction
hydrodistillation
Les arômes des zestes d'orange peuvent être extraits par le cyclohexane. Donner le nom de cet autre mode d'extraction.
extraction par solvant dans une ampoule  à décanter.

Dosage :

 

Indiquer l'objectif de ce dosage
Déterminer la concentration inconnue de la solution titrée
Donner la formule des ions présents dans la solution titrante.
la solution titrante est dans la burette : Na+ aq et Cl- aq
Ecrire l'équation de la réaction de dosage
Cl- aq +Ag+aq = AgCl(s)
Donner le nom de ce type de dosage.
Dosage par précipitation, suivi conductimétrique
Indiquer comment on repère le passage  à l'équivalence

Méthode de purification :
Afin de purifier un produit sous forme de cristaux, on lui ajoute un solvant approprié, puis on réalise les 4 opérations ci-dessous :

 Donner un nom  à  chacune des opérations 1, 2, 3 et 4 :
1 :  dissolution du solide à chaud dans le minimum de solvant
2 : filtration ; 3 : cristallisation du solide  à froid
4 : filtration sous vide du solide pur cristallisé.
Indiquer l'observation qui marque la fin de l'opération 1
 le solide doit être totalement dissout  à chaud
Lors de l'opération 4 il est recommandé de monter une fiole de garde avant la trompe  à eau. Expliquer son rôle.
On désire conserver le filtrat.
La fiole de garde  d'empêche le retour de l'eau dans la fiole à vide, par suite des variations de la pression provoquées par un débit d'eau irrégulier.
Dire avec quel appareil on peut évaluer la pureté du produit obtenu à partir de la température de fusion
banc Kofler




Chromatographie.
Dans le soda " ligth" les sucres sont remplacés par de l'aspartame. Afin de vérifier que ce soda ne renferme pas de sucre, on réalise une chromatographie dont les principales étapes sont schématisées ci-dessous :

A : glucose, B : saccharose, C : aspartame, D : soda.
Nommer les éléments numérotés de 1 à 4
1 : éluant, phase mobile
2 : ligne des dépôts
3 : support fixe, plaque recouverte de silice par exemple
4 : chromatogramme après révélation
Dire combien il y a de constituants dans le soda testé et identifier lequel on peut identifier.
3 taches visibles donc 3 constituants ;  on identifie C, l'aspartame, même rapport frontal.
Diverses techniques permettent de révéler le résultat final de la chromatographie.
utiliser un révélateur qui après réaction chimique conduit  à des substances colorées.
Exposer sous lampe UV.


Titrage pHmétrique d'une solution acide.
Le titrage est celui d'un volume Va = 20,0 mL d'une solution acide par une solution de soude de concentration CB=0,10 mol/L.

Nommer les éléments  1 à 5
1 : pHmètre ; 2 : agitateur magnétique
3 :bécher : solution titrée (acide); 4 : électrode de mesure
5 : burette graduée : solution titrante (soude)
Dire quelle opération préalable doit être effectuée sur l'élément 1
étalonnage du pHmètre avec deux solutions étalon de pH connu.
Lors de la mise en place de la solution titrante, 2 opérations techniques sont nécessaires. Les citer.
Le robinet de la burette doit être fermé.
La burette doit être remplie jusqu'au "zéro" de la graduation.
Préciser avec quel instrument la prise d'esai de la solution acide doit être effectuée.
Pipette jaugée de 20,0 mL + dispositif d'aspiration ( poire ou pipeteur )
Déterminer les coordonnées du point d'équivalence.

En déduire la concentration C de la solution acide
A l'équivalence : CVa = CBVE ;
C = CBVE /Va = 0,10 *20 /20 = 0,10 mol/L
Donner la valeur du pH de la solution acide avant dosage et en déduire la concentration initiale en ion oxonium H3O+aq.
Le pH initial ( pour Vb=0) est voisin de pH=3.
[H3O+aq] = 10-pH = 10-3 mol/L.
Dire en justifiant si l'acide est fort ou faible.
L'acide est faible : le pH  à l'équivalence est différent de 7 ; le pH initial est supérieur  à -log C.
On veut repérer l'équivalence  à l'aide d'un indicateur coloré. Indiquer celui qui convient le mieux pour ce type de titrage.
la zone de virage de l'indicateur coloré doit contenir le pH du point équivalent : phénolphtaléine.

Lecture d'étiquette.


Donner la signification des lettres M, d, E et F
M : masse molaire g/mol ; d : densité par rapport  à l'eau

E : température ébullition sous 1 bar ; F : température de fusion du solide sous 1 bar
Calculer la masse d'éthanal contenue dans le flacon.
m = 250*0,78 = 195 g
Calculer la quantité de matière correspondante.
n =m/M = 195 / 44,05 =4,43 mol.
Donner la signification exacte des 5 pictogrammes numérotés de 1 à 5.
1 : très inflammable ; 2 : toxique
3 : port obligatoire de lunette
4 : port obligatoire de gants
5 : travailler sous hotte aspirante.





1 : rhéostat : 2 : générateur de tension ; 3 : bobine inductive ( inductance) ; 4 : ohmmètre ; 5 : mise  à la terre : 6 : transistor PNP; 7 : condensateur chimique ; 8 : interrupteur
9 : moteur ; 10 : manomètre ; 11 : dynamomètre ; 12 : lentille divergente.
Caractéristiques de tensions alternatives.
On visualise sur l'écran de l'oscilloscope deux tensions alternatives u1 ( voie A ) et u2 ( voie B)
Voie A : 2 V / div ; voie B : 1 V / div ; balayage : 1 ms / div.

Qualifier plus précisément les deux tensions
tensions alternatives sinusoïdales périodiques
Déterminer leur période T et leur fréquence f.
T correspond  à 5 divisions soit 5 ms
T = 5 10-3 s ; f = 1/T = 1/5 10-3 = 200 Hz.
Déterminer les valeurs des tensions maximales.
U1max : 3 div soit 6 V
U2max : 2 div soit 2 V
Déterminer les valeurs des tensions efficaces
U1eff = 6 / 2½ = 4,2 V
U2eff = 2 / 2½ = 1,4 V
Comment peut-on mesurer les tensions efficaces ?
Voltmètre ( multimètre ) monté en dérivation utilisé sur la position AC.
Déterminer le déphasage entre u1 et u2.

Quand les deux tensions varient dans le même sens, celle sui est en avance passe la première par un maximum : u2 est en avance sur u1 de 0,7 division.
Une période correspond  à 5 divisions et à 2 pi radians :
déphasage : 0,7*2 pi / 5 = 0,88 rad ( 50°)



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