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
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.
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°)
