TP de chimie - Jeulin

1

TP de chimie Mallette chimie CAP 1 & 3 Réf. 713 075 Description Celle mallette compartimentée regroupe tous les équipements nécessaires à un poste élève pour réaliser les modules chimie 1 et 3 des programmes de CAP.

Schéma 1

8001

2

Composition de la mallette

- 1 balance électronique 200 g / 0,1 g - 1 poire à pipeter en caoutchouc de 5 à 25 mL - 1 spatule double en acier inoxydable 150 mm - 1 agitateur en verre 5 x 200 mm - 2 compte-gouttes en verre - 1 pipette jaugée 1 trait 10 mL classe B - 1 pipette jaugée 1 trait 20 mL classe B - 1 fiole jaugée 50 mL Classe A à bouchon PP - 1 fiole jaugée 100 mL Classe A à bouchon PP - 1 éprouvette graduée 100 mL TPX - 2 béchers forme basse 100 mL verre borosilicaté 3.3 - 3 béchers forme basse 250 mL verre borosilicaté 3.3 - 10 tubes à essais 16 x 160 mm verre Pyrex® ou Duran® - 1 support en bois pour 6 tubes à essais - 2 flacons verre blanc bouchon à vis PP - 1 pissette ronde 250 mL PE - 1 rouleau de papier indicateur de pH 1à 14 - 1 pH-mètre stylo - 4 capsules fond plat 50 mL verre borosilicaté 3.3

Produits chimiques non fournis

Désignation Référence

Acide chlorhydrique solution aqueuse à 33 % - 1 L - Qualité TP 106 035 Ammoniaque solution aqueuse à 20% - 1 L - Qualité TP 106 049 Argent fil 5/10 - 10g 107 343 Argent nitrate solution aqueuse à 1% - 125 mL 106 152 Baryum chlorure solution à 10% - 125 mL 105 007 Bleu de bromothymol solution aqueuse à 0,04% - 125 mL 107 015 Eau déminéralisée - 5 L - Qualité P 107 043 Hélianthine teinture à 0,1% - 500 mL 105 024 Phénolphtaléine teinture à 1% - 500 mL 102 036 Sodium chlorure - 1 kg - Qualité P 107 115 Sodium hydroxyde en écailles - 1 kg - Qualité TP 106 023 Sodium sulfate anhydre - 1 kg - Qualité P 107 116 Service Après-Vente • Pour tout complément d’information technique, adressez-vous à :

Support technique JEULIN

Tél : 02.32.29.40.50 BP 1900

27019 EVREUX CEDEX France

FICHE ÉLÈVE

TP1TP1

Structure et propriétés de la matière

Objectifs■ Identifier quelques

ions par :- Des réactions de

précipitation.- Test à la flamme.- Changement de

couleur de lasolution.

Matériel● Une éprouvette

graduée.● Des tubes à essais

avec un portoir.● Un bécher de 100 mL

propre et sec.● Un crayon à verre ou

un marqueurpermanent.

● Un compte-gouttes.● Des solutions de :

- chlorure de sodium,- sulfate de sodium,- chlorure de baryum,- hydroxyde de

sodium,- nitrate d’argent,- ammoniaque,

● Du fil d’argent.● De l’eau

déminéralisée.

Réfléchir■ L’eau déminéralisée est une eau

pure qui ne contient pas d’ions.L’eau de mer contient-elle desions chlorures et des ionssodium ?

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

■ Rechercher dans la classificationpériodique des éléments, lessymboles des éléments sodium etchlore, puis donner le nombred’électrons que contient chacunde ces deux atomes.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

■ Quel est le nombre d’électronsque contient : l’ion sodium ? l‘ionchlorure ?

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

■ Mesurer 20 mL d’une solution S1de chlorure de sodium deconcentration connue.C1 = 0,1 mol/L.

■ Mesurer 20 mL d’une solution S2de sulfate de sodium deconcentration connue.C2 = 0,1 mol/L.

■ Description le protocole pourobtenir S1 et S2.

PROTOCOLE POUR S1 ET S2 :

■ Verser environ 19 mL de lasolution dans une éprouvettegraduée.

■ Compléter à 20 mL à l’aide ducompte-gouttes.

■ Verser la solution dans un bécherpropre et sec.

Réaliser

■ Vérifier que les tests dudocument 1 sont négatifs avecl’eau distillée.

■ Effectuer les trois tests dudocument 1 avec les solutions S1et S2.

RECHERCHE DES ANIONS Cl- ET SO42- ET DU CATION Na+

IDENTIFIER UN ION EN SOLUTION AQUEUSE

Un fil d’argenttrempé dans lasolution de sel

donne une couleurjaune à la flamme

bleue d’un becbunsen.

Je dispose d’unesolution d’un litre.

Comment vais-je fairepour mesurer 20 mLsans me tromper ?

SO42- Cl-

Na+

Précipitéblanc quinoircit à la

lumière

Action desions Ba2+

Précipitéblanc :

On verse dans lasolution S du nitrate

d’argent AgNO3

Un fil de nickel trempédans la solution de sel

donne une couleur jauneà la flamme bleue d’un

bec bunsen

Aucunprécipité

SOLUTIONS À ÉTUDIER

Document 1

CHIMIE 1 ET 3

chimie1-3_eleve_tp1 XP6 19/01/06 13:56 Page 1

FICHE ÉLÈVE

TP1

CHIMIE 1 ET 3 Structure et propriétés de la matière

Conclusion■ L’identification de l’ion

repose sur la couleurde la solution ou surl’obtention de précipitéscaractéristiques de l’ion.

■ Précipitation : réactionau cours de laquelle unsolide se forme quandon mélange deuxsolutions.

■ Précipité : solide qui seforme au cours d’uneréaction deprécipitation.

■ Les risques

■ Les équipements desécurité

Exploiter

Les résultas sont rassemblés dans le tableau suivant :

On a prélevé de l’eau d’une rivièreque l’on a versé dans trois tubes à

essais. On a effectué quelques testsafin d’identifier les ions présents.

RECHERCHE DES CATIONS : ( Ag+ ; Al3+ ; Fe2+ ; Fe3+ ; Zn2+ ; Cu2+ ; Pb2+ )

Test de la flamme négatif

NaOH AgNO3 BaCl2

Précipités Rouille Marron foncé Blanc

Réactifs Hydroxyde de sodium Nitrate d’argent Chlorure de baryum( Na+ ; OH- ) ( Ag+ ; NO3

- ) ( Ba2+ ; 2Cl- )

Action de l’hydroxyde de sodium

Action de l’ammoniac

Pas de redissolution : Al3+ ; Pb2+ Redissolution

Précipitéblanc :

Zn2+ ; Al3+ ;Pb2+

SOLUTIONS À ÉTUDIER

Précipitérouille

Précipitébleu

Précipitéblanc qui

noircit

Précipitévert

Action del’iodure depotassium

Précipitéjaune

Pas deprécipité

Fe2+ Fe3+ Ag+ Cu2+

Pb2+ Zn2+

Document 2

A l’aide des documents 1 et 2, identifier les trois ions présents dans l’eau :. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


Identifier lessymboles de

danger figurant surl’étiquette du flacon

d’hydroxyde desodium. Quelle

sont lesprécautions à

prendre lors de sonutilisation ?

FICHE ÉLÈVE

TP2TP2

Structure et propriétés de la matière

Objectifs■ Préparer une solution

de concentrationmolaire donnée.

■ Préparer une solutionà partir d’unesolution mère.

■ Calculer laconcentrationmassique ou molaired’une solution.

Matériel● Une balance

électronique.

● De l’hydroxyde desodium (solide).

● Une spatule.

● Une pipette de 20 mLet une propipette.

● De l’eaudéminéralisée et unepissette.

● Des béchers.

● Une fiole jaugée de100 mL.

● Des bouchons.

● Un agitateur en verre.

Réfléchir1. SOIENT LES SOLUTIONS A, B ET C OBTENUES DE LA FAÇON SUIVANTE.

■ Déterminer pour chacune dessolutions, la masse de sel (NaCl)que contiendrait un litre desolution ?

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

■ La masse d’un corps contenuedans un litre de solution estappelée concentrationmassique (g/L.). Classer lessolutions A,B, C en fonction deleur concentration massiquecroissante ; préciser l’unité.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

■ Dans le texte suivant, compléteravec les mots ci-dessous.

Solvant, soluble, saturé, insoluble,soluté.

Si on dissout un corps dans del’eau on obtient une solutionaqueuse. Le corps dissout estappelé le . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

et l’eau est le . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Il est difficile de dissoudre certainscorps dans l’eau. Ceux-ci sont dits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d’autres au contraire sont dits

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. PRÉPARATION D’UNE SOLUTION PAR

DISSOLUTION :

■ On souhaite préparer une solutiond’hydroxyde de sodium NaOH deconcentration molaire 0,5 mol/L.

■ Calculer la masse de NaOH àdissoudre dans l’eau pour obtenir100 mL de solution aqueuse àl’aide de la relation :

m = C x M x V

■ Donnée : Masse molaire de NaOH = 40 g/mol.

m = 0,5 x 40 x 0,1= 2g

Attention : Le volume est toujoursexprimé en litre.

3. FABRICATION D’UNE SOLUTION DILUÉE ÀPARTIR D’UNE SOLUTION DECONCENTRATION DONNÉE :

■ On dispose de la solution mère deNaOH précédente deconcentration molaire 0,5 mol/L.

■ On veut préparer une solutionaqueuse de NaOH deconcentration 0,2 mol/L.Suivre le mode opératoire.

CONCENTRATION D’UNE SOLUTION

Verser6g de NaCl dans

100 mL d’eau

Verser 2g de NaCl dans

50 mL d’eau

Verser8g de NaCl dans

200 mL d’eau

Solution A Solution B Solution C

CHIMIE 1 ET 3


FICHE ÉLÈVE

TP2


Conclusion■ Si l’on dissout un corps

dans de l’eau, onobtient une solutionaqueuse. L’eau est lesolvant et le corps estle soluté.

■ La concentrationmassique d’une espècechimique est la massede cette espècechimique dissoute dansun litre de solution . Elles’exprime en g/L.

■ La concentrationmolaire d’une espècechimique est le nombrede moles de cetteespèce chimiquedissoute dans un litrede solution. Elles’exprime en mol/L.C = n

V

■ La solubilité d’un solutédans de l’eau est laquantité maximale desoluté que l’on peutdissoudre dans un litred’eau.

Exploiter

■ Observer cette étiquette d’unebouteille d’eau minérale. Comparerla nature des ions présents danscette eau avec deux autres eauxminérales de votre choix................................................................................

■ Dresser un tableau donnant la listedes ions présents dans chacunedes eaux ainsi que leurconcentration massique en g/L..............................................................................................................................................................................................................................................

■ Pourquoi des eaux minéralesdifférentes n’ont-elles pas les mêmespropriétés ?...............................................................................

■ Un régime contre une maladiepréconise la consommation d’eauxpauvres en sodium. Parmi les troiseaux étudiées, laquelle va convenir ?Justifier votre choix................................................................................

■ Donner la liste des pictogrammesdes risques en chimie................................................................................

■ Pourquoi ne faut-il pas mélangercertains produits ménagers entreeux ?...............................................................................

■ Donner la liste des pictogrammesdes mesures de sécurité................................................................................

■ Dans l’étiquette du produitménager suivant. Identifier lesdifférents pictogrammes et donnerleur signification ?...............................................................................

■ Quels sont les dangers encouruset les précautions à prendre ?...............................................................................

Réaliser1. SOLUTION A DE NAOH À 0,5 MOL/L.

■ Allumer la balance et placer unbécher sur le plateau. Appuyersur «tare», la balance affichealors 0 g.Introduire dans le bécher à l’aidede la spatule quelques pastillesd’hydroxyde de sodium jusqu’à ceque la balance indique 2 g.

■ Enlever le bécher de la balancepuis ajouter environ 60mL d’eaudéminéralisée. Dissoudre lespastilles en vous aidant d’unagitateur en verre.Verser la solution obtenue dansune fiole jaugée de 100mL.

■ A l’aide de la pissette d’eaudéminéralisée, ajuster le trait dejauge de la fiole.

■ Boucher la fiole et agiter pourrendre la solution A homogène.

2. SOLUTION DILUÉE :

■ On veut préparer 50 mL d’unesolution B d’hydroxyde de sodiumde concentration CB = 0,1 mol/L à partir d’unesolution mère A de concentrationmolaire CA = 0,5 mol/L.

■ Prélever 20 mL de lasolution mère A à l’aided’une pipette munie d’unepropipette.

■ Introduire le contenu de lapipette dans une fiole jaugéede 50 mL.

■ Ajouter de l’eaudéminéralisée jusqu’auniveau du trait de jauge .

■ Boucher et agiter la fiolepour homogénéiser lasolution.

Remarque :• 20 mL de la solution mère contient

0,01 mole de NaOH.

• 50 mL de la solution B contient 0,01mole de NaOH.

Exercice n°1 Exercice n°2


TP3FICHE ÉLÈVE

TP3 CHIMIE 1 ET 3 Acidité, basicité, pH

Objectifs■ Apprendre à

reconnaître lecaractère acide,neutre ou basiqued’une solution .

■ Apprendre à prévoiret à décrirel’évolution du pH pardilutions successivesd’une solutiondonnée.

Matérielactivité n° 1● Du papier pH

et du papier joseph.● De l’acide

chlorhydrique, del’hydroxyde desodium (0,01 mol/Lpour les deuxsolutions).

● De l’eaudéminéralisée,vinaigre, undéboucheur “Destop”et du Coca-cola.

● Un agitateur.● Une soucoupe.● Une pissette d’eau

déminéralisée.

Matérielactivité n° 2● Un pH-mètre stylo.● Une solution d’acide

chlorhydrique (10-4 mol/L).

● Une solutiond’hydroxyde desodium (10-4 mol/L).

● Une pissette d’eaudéminéralisée.

● Un bécher.● Une pipette jaugée

de 10 mL.● Une propipette.● Une éprouvette

graduée de 100 mL.● Deux bacs de

récupération.

Réfléchir■ On trouve dans le commerce des

produits dont les caractéristiquesfont apparaître des informationssur le caractère acide ou basiqued’un produit.Dans l’exemple du shampooing,on peut lire que le produit a un pHneutre.

■ Que signifie une solution à pH

neutre ?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

■ Le Coca-cola a un pH = 4,5

Le produit est-il acide ou

basique ?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

■ A votre avis quel est le pH d’une

eau pure ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Réaliser

pH DE SOLUTIONS AQUEUSES

Activi té n°1 MESURE DU pH D’UNE SOLUTION

■ Découper un petit morceau depapier pH et le placer sur unesoucoupe.

■ Tremper l’agitateur dans lasolution à étudier puis le poser sur le papier pH.

■ D’après la couleur obtenue,déterminer le pH de la solution...............................................................................

■ Bien rincer l’agitateur à l’eaudistillée entre deux mesures.

Compléter le tableau de valeurs de pH des solutions suivantes :

ACIDES BASES

Solution : acide Vinaigre Coca-cola Eau distillée Déboucheur Solution dechlorydrique soude

pH

■ Comparer les valeurs du pH dessolutions acides à celle de l’eau.

.....................................................................................

■ Comparer les valeurs du pH dessolutions basiques à celle del’eau.

.....................................................................................


FICHE ÉLÈVE

TP3

CHIMIE 1 ET 3 Acidité, basicité, pH

Activi té n°2 EFFET DE LA DILUTION, ÉVOLUTION DU pH

ACIDES

Solution Solution S1 Solution S2 Solution S3 Solution S4de départ

pH

BASES

Solution Solution S1 Solution S2 Solution S3 Solution S4de départ

pH

■ Comment varie le pH de la solution d’acide lors de la dilution ?

Noter la valeur maximale du pH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

■ Comment varie le pH de la solution de soude lors de la dilution ?

Noter la valeur maximale du pH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Refaire le même travail avec la solution d’hydroxyde de sodium.

Les solutions de départ, acidechlorydrique et hydroxyde de sodiumont la même concentration et sontprêtes à l’emploi (10-4 mol/L).

■ Prélever 10 mL de la solutiond’acide chlorhydrique à l’aide dela pipette jaugée, puis l’introduiredans le bécher.

■ Verser le liquide prélevé dans lebécher.

■ A l’aide du stylo pH, mesurer lepH de cette solution.

■ Dans l’éprouvette graduée,mesurer 90 mL d’eaudéminéralisée.

■ Verser l’eau prélevée dans lebécher étiqueté S1.

■ Mélanger à l’aide d’un agitateur.

■ Mesurer le pH de la solution S1.

.....................................................................................

■ Rincer le stylo pH et l’agitateuravec de l’eau distillée ; essuyer laboule du stylo avec du papierjoseph.

■ Réaliser une autre dilution audixième à partir de la solution S1 ;soit S2 la solution obtenue.

■ Mesurer le pH de la solution S2.

■ Répéter l’opération pour obtenirdifférentes solutions S3 et S4.

■ Mesurer le pH des solutions S3 et S4.

Compéter le tableau suivant :

solution S1

Eau

Sécurité

Tous les acides ettoutes les bases

purs ouconcentrés sont

des produitsdangereux. Vérifierque les étiquettes

des flaconsd’acide

chlorhydrique oude pastilles

d’hydroxyde desodium portent le

mêmepictogramme.

Que signifie cepictogramme ?

On a réaliséune dilutionau dixième.


FICHE ÉLÈVE

TP4TP4

Acidité, basicité, pH

Objectifs■ Apprendre à

reconnaître lecaractère acide,neutre ou basiqued’une solution .

■ Apprendre à prévoiret à décrirel’évolution du pH pardilutions successivesd’une solutiondonnée.

Matériel● Du BBT en solution

(bleu debromothymol).

● De l’hélianthine ensolution.

● De la phénolphtaléineen solution.

● Des tubes à essaisavec portoir.

● Une boite de crayonsde couleurs.

● De l’acidechlorhydrique et del’hydroxyde desodium (0,01 mol/L).

● De l’eaudéminéralisée.

ExploiterINDICATEURS COLORÉS.

■ Les indicateurs colorés sont dessolutions qui changent de couleursuivant qu’ils se trouvent dans unacide, une base ou une solutionneutre.

■ On souhaite reconnaître la natured’une solution en utilisant troisindicateurs colorés courants : Lebleu de bromothymol (BBT),l’hélianthine, la phénolphtaléine.

■ Travail à effectuer par grouped’élèves.

■ Verser environ 2 mL de chaquesolution dans un tube à essai puisajouter quelques gouttes del’indicateur coloré de votre groupeselon le tableau suivant.


GROUPE 1 :

PHENOLPHTALEINE

GROUPE 2 :

HELIANTINE

GROUPE 3 :

BLEU DEBROMOTHYMOL

Acide chlorydrique Eau déminéralisée Soude

■ Observer la couleur dessolutions et communiquer vosrésultats aux autres groupes de laclasse, puis colorier les solutionsdans chaque tube du tableau.(lorsqu’une solution reste incolorene pas colorier le tube).

■ Appliquer cette méthode à dessolutions transparentes d’usagecourant.

CHIMIE 1 ET 3


FICHE ÉLÈVE

TP4


Conclusion■ Le pH permet de

caractériser unesolution. Ces valeurssont comprises entre 0et 14.

- L’eau pure a un pHégal à 7. Elle estneutre.

- Les solutions acides ont un pHinférieur à 7.

- Les solutionsbasiques ont un pHsupérieur à 7.

■ Lors de la dilution d’unesolution acide, le pHaugmente, mais enaucun cas le pH nepeut atteindre oudépasser la valeur 7.

■ Lors de la dilution d’unesolution basique, le pHdiminue, mais en aucuncas le pH ne peut êtreégal ou inférieur à 7.

■ Les indicateurs coloréssont des substancesdont la couleur varieavec le pH danslaquelle elles setrouvent.

■ Faire une recherche (livre,internet, ...) et classer les produitsen les numérotant par ordre depH croissant :

❍ de l’eau de Volvic. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

❍ de l’eau savonneuse . . . . . . . . . . . . . . . .

❍ détartrant WC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

❍ détartrant de lavage. . . . . . . . . . . . . . . . . .

❍ suc gastrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

pH-MÈTRE :

Le pH-mètre est un appareil demesure qui sert à déterminer lavaleur du pH.

LE PAPIER pH :

On réalise un indicateur universelqui est un mélange d’indicateurscolorés ; on imprègne un papier decet indicateur universel et la teintedu papier varie avec le pH.

La fougère poussesur la tourbe, elle doit

être très acide !

pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Citron

Orange - Pêche

Tomate

Banane

Fougère

Asperge

Haricots

Carotte

Pomme de terre

Betterave

Coca-cola

Cidre - Vin rouge

Eau de Perrier

Eau de pluie

Eau de Volvic

Lait de vache

Eau de St-Yorre

Shampooing

Eau de Javel

Lessives

EXEMPLE DE pH DE QUELQUES SOLUTIONS USUELLES.

Cerise - Pamplemousse

Vinaigre - Vin blanc


FICHE PROFESSEUR

TP1TP1 CHIMIE 1 ET 3 Structure et propriétés de la matière

Le contenudes programmes■ Identifier un ion en

solution aqueuse par :

- Des réactions deprécipitationpermettant d’identifierles ions Ag+ ; Cu2+ ; Fe2+ ;Fe3+ ; Zn2+ ; Cl- ; SO4

2-.- Un test de

reconnaissance del’ion sodium à laflamme.

- Un changement decouleur de la solution.

Matériel● Tableau périodique

mural.● Deux éprouvettes

graduées de 100 mL.● Des tubes à essais

avec portoir.● Un bécher

de 100 mL.● Un crayon à verre ou

un marqueurpermanent.

● Un compte-gouttes.● Un fil d’argent.● Solutions de :

- chlorure de sodium,- sulfate de sodium,- chlorure de baryum,- hydroxyde de

sodium,- nitrate d’argent,- ammoniaque.

● De l’eaudéminéralisée.

La démarche scientifiqueOBJECTIFS

■ Ce TP n’introduit pas de nouvellescompétences. Les élèves, ens’appuyant sur des documentsfournis, doivent être capablesd’identifier les ions recherchés. Ilpermet aussi d’identifier lematériel utilisé en chimie.

Remarque : On peut demander auxélèves, lors de l’utilisation decertains réactifs, de procéder à lalecture des étiquettes des produitsutilisés,afin d’identifier et de nommerles symboles de danger figurant surles emballages.

La mise en œuvre de l’expérienceLE PRINCIPE

■ L’identification repose surl’obtention de précipitéscaractéristiques de l’ion.Soit X

-, l’ion que l’on veut

caractériser.

On fait réagir un réactif quiapporte des ions R+ de façon à ceque le solide obtenu de formuleRX soit très peu soluble dansl’eau.

LA RÉALISATION ET LE RÉGLAGE :

■ La première partie du TP vapermettre à l’élève de rechercherdans la classification périodiqueles différents éléments etdistinguer l’atome et l’ion.

■ Cela va permettre aussi derédiger un protocole expérimental simple à partir d’une liste dematériel représentée et que l’élèvepossède dans son classeur. Leprofesseur va indiquer le modeopératoire correct à effectuer.Les solutions S1 et S2 sontdisposées dans des flacons de 1 litre ; leur concentration estde 0,1 mol/L.

■ Prélever à l’aide d’un comptegouttes le réactif qui est déposédans un bécher .

■ Introduire le réactif dans chacundes tubes étiquetés ou marquésau crayon de verre.

IDENTIFIER UN ION EN SOLUTION AQUEUSE

Étiquette

chimie1-3_prof_tp1 XP6 19/01/06 14:49 Page 1

FICHE PROFESSEUR

TP1


Conclusion■ On peut ainsi exploiter la

composition dedifférentes eauxminérales existantes et introduire la notion de concentration que l’ontraitera dans le prochainTP.

■ Ce TP permet derenforcer les savoir faireexpérimentaux desélèves et de lesfamiliariser avec lematériel de chimie.

■ Suivant le niveau de laclasse, on pourra écrireles réactions associées àla dissolution dans l’eaudu chlorure de sodium etdu sulfate de sodium ;

NaCl (s) ➡ Na+ (aq)+Cl- ( aq)

Na2SO4 (s) ➡ 2 Na+ (aq)+SO42- (aq)

et apporter descompléments d’explicationquant à la signification de(s) et (aq).

Exploitation des résultats

1 2 3

Tube N° 1 2 3

Ion que l’on souhaite identifier

Réactif utilisé ou test de la flamme

Couleur du précipité ou couleur de la flamme

EXEMPLE D’ÉVALUATION :

■ Lecture d’une étiquette d’eauminérale.

1. Donner la liste des ions présentsdans l’eau minérale étudiée.

2. Verser 4 mL d’eau minérale danschaque tube à essai.

3. Effectuer les tests nécessairespour vérifier la présence d’ionschlorure, sulfate et sodium puiscompléter le tableau ci-dessous.

A la suite de ce TP, on peut donnerun travail expérimental d’évaluation.On pourra apprécier le travail des

élèves à partir des résultats renduset des consignes données sur lesdocuments fournis.


FICHE PROFESSEUR

TP2TP2 CHIMIE 1 ET 3 Structure et propriétés de la matière

Le contenudes programmes■ Préparer une solution

de concentrationdonnée, le protocoleexpérimental étantfourni.

■ Mettre en œuvre lematériel et lesproduits pourpréparer une solutionen respectant lemode opératoire etles consignes desécurité.

■ Calculer laconcentrationmassique ou molaired’une solution.

Matériel● Une balance

électronique.

● De l’hydroxyde desodium (solide).

● Une spatule.

● Une pipette de 20 mLet une propipette.

● De l’eaudéminéralisée et unepissette.

● Des béchers.

● Une fiole jaugée de100 mL.

● Des bouchons.

● Un agitateur en verre.


■ Dans la partie “réaliser”, leprotocole proposé aux élèves estsimple. Les groupes pourront ainsiréaliser deux ou trois expériencessuccessives analogues mais avecdes solutions mères deconcentrations différentes. Toutesles indications utiles et lesvolumes à prélever sont fournis.On ne fait pas faire un calculpréliminaire aux élèves pour ladétermination du volume V àprélever de la solution mère.Celui-ci est fourni. Par contre onfera remarquer que dans cevolume prélevé il y a conservationde la quantité de matière desoluté.

■ La documentation sur les risqueset mesures de sécurité permet desensibiliser les élèves sur lesrisques encourus lors de la

manipulation de produitschimiques et ménagers. Elle lesfamiliarise avec certainspictogrammes.

■ L’exploitation des étiquettes dedifférentes eaux minérales permetde comparer les concentrations

d’un même ion dans différentesmarques et d’affirmer qu’ellesn’ont pas la même propriété.

CONCENTRATION D’UNE SOLUTION


FICHE PROFESSEUR

TP2


Conclusion■ Ce travail expérimental

permet à l’élèved’utiliser correctementle matériel de chimie.On peut aussi fournir unprotocole expérimentaldans le désordre etc’est à l’élèved’effectuer le bonclassement.

■ On peut aussidemander dans unesolution aqueuse dechlorure de sodium quelest le solvant ? quel estle soluté ?

■ Insister particulièrementsur les techniques debase ( pipette etpropipette, fiolejaugée…).

La mise en œuvre de l’expérience LE PRINCIPE

Il est intéressant de motiver lesélèves en commençant la séquenceen comparant les concentrations ensel de l’eau de Méditerranée(33 g/L), de l’eau de l’océanAtlantique (27 g/L) et de la merMorte (saturée en sel).

Cette activité permettra aussid’introduire un nouveau vocabulaire :soluté, solvant, solubilité,concentration, etc.

On fait remarquer que la dissolutiondu sel dans l’eau cesse au boutd’une certaine quantité. On arrive àsaturation.

■ Dissolution de NaOH

La formule est donnée ; l’élèveeffectue le calcul en respectant lesunités.

m = C x M x V

C en mol/L - M en g - V en L

Cette formule est à expliciter aux élèves.

Précautions : Ne jamais disposerles cristaux de soude directement

sur la balance ; rincer le verre àl’eau déminéralisée.

Le protocole est suffisammentdétaillé dans la fiche méthode et leprofesseur veille au respect desconsignes.

■ Dilution

Il faut faire remarquer que lors d’unedilution, il y a conservation de laquantité de matière de soluté . Fairecalculer en fonction desconcentrations demandées la valeurdu rapport suivant :

Remarque : Choisir la verrerie deprécision pour effectuer la dilution.Un éventail assez large de verreriede précision pourra être mis àdisposition des élèves. Les aider àchoisir le matériel adapté. Insistersur l’utilisation de la pipette et de lafiole jaugée.

Volume de la solution mère

Volume de la solution diluée

Exploitation des résultats■ Lors de la dissolution de NaOH et

NaCl dans la première partie duTP, on peut demander aux élèvesde relever les températures avantet après les dissolutions.

Les élèves pourront ainsi constaterl’abaissement ou l’élévation de latempérature suivant le corps dissout.

Exemple de travail■ Le graphique qui suit représente

la variation de solubilité (g/L) enfonction de la température (°C)pour trois corps différents.● Courbe 1Chlorure d’ammoniumium (NH4Cl)● Courbe 2Chlorure de sodium (NaCl)● Courbe 3Ammoniac (NH3)● Courbe 4Nitrate de potassium (KNO3)

■ Étudier comment varie la solubilitéde chacun des corps dugraphique en fonction de latempérature ?

500

0

0 20 40 60

Température (°C)

Sol

ubili

té (

g/L)

80 100 120

1000

1500

2000

2500

3000

4

1

3

2


FICHE PROFESSEUR

TP3TP3 CHIMIE 1 ET 3 Acidité, basicité, pH

Le contenudes programmes■ Reconnaître le

caractère acide,basique ou neutred’une solution.

■ Décrire l’évolution dupH par dilutionssuccessives d’unesolution donnée.

Matériel● Du papier pH.● De l’acide

chlorhydrique, ● De l’hydroxyde de

sodium (0,01 mol/Lpour les deuxsolutions).

● De l’eaudéminéralisée,vinaigre, déboucheur“Destop”, Coca-Cola.

● Un agitateur.● Une soucoupe.● Un pissette d’eau

déminéralisée.● Un pH-mètre stylo.● Une solution d’acide

chlorhydrique (10-4 mol/L).

● Une solutiond’hydroxyde desodium (10-4 mol/L).

● Un bécher.● Une pipette jaugée

de 10 mL.● Une propipette.● Une éprouvette

graduée de 100 mL.● Deux bacs de

récupération.


■ Utiliser le papier pH et le pH-mètre stylo pour reconnaître lecaractère acide, basique ou neutrede la solution étudiée.

■ Vérifier que lors de la dilutiond’une solution acide, le pHaugmente sans jamais atteindre lavaleur 7.

CHOIX DE LA DÉMARCHE

■ Classer les solutions par ordre depH croissant et différencier lessolutions acides et les solutionsbasiques.

■ Dans la deuxième activité, l’élèveréalise une dilution au dixième.C’est une étude quantitative dontle but est de vérifier les lois dedilution.

■ Les indicateurs colorés sont vusen dernière partie (Exploiter) ;c’est l’occasion d’expliquer auxélèves que le papier pH est unpapier imprégné d’une solutioncontenant un mélanged’indicateurs colorés, puis séchés.

■ La classe est divisée en troisgroupes. Chaque groupe travaillesur un indicateur coloré puisprésente à l’ensemble de laclasse ses résultats en lescommentant.

La mise en œuvre de l’expérience

LE PRINCIPE

On mesure le pH de l’acidechlorhydrique, de la soude et del’eau distillée. Par la suite, lesvaleurs du pH des autres produitsseront à chaque fois comparées àcelles des 3 solutions de base. LepH-mètre stylo est idéal pour lesmesures plutôt quantitatives ; il nedemande aucun réglage par lesélèves et est facile à utiliser. Onprendra juste le soin de rincer lasonde avec de l’eau déminéraliséeentre deux mesures successives.

POUR LE pH-MÈTRE :

Il doit être conservé dans soncapuchon protecteur.

Lors d’une mesure :

■ Le niveau d’immersion doit resterau-dessous de la connexion.

■ Avant toute utilisation, rincer lapartie inférieure du pH-mètre avecde l’eau déminéralisée.

■ Essuyer avec du papier joseph laboule de verre située à l’extrémitéde l’appareil.



FICHE PROFESSEUR

TP3


Conclusion■ L’élève réinvestit des

connaissancesacquises lors des TPprécédents. Oninsistera par ailleurs surle respect desconsignes de sécurité.

■ Cette séance permetd’acquérir desméthodes et descompétences pourreconnaître le caractèreacide, basique ouneutre d’une solution .

Exploitation des résultats

A la suite du TP, on pourra proposeraux élèves un travail de rechercheafin d’exploiter des informationsrelatives aux zones de virages dequelques indicateurs colorés.

LES RÉSULTATS OBTENUS SONT LES SUIVANTS :

En vous aidant de ces indications, compléter le tableau en donnant toutesles valeurs possibles du pH de chaque solution.

EXEMPLE DE TRAVAIL :

On veut déterminer le pH d’undétartrant et d’un déboucheur ducommerce en utilisant deuxindicateurs colorés dont les zonesde virage sont les suivantes :

■ Prendre quelques feuilles dechou rouge

■ Faire chauffer un litre d’eauavec les feuilles jusqu’àébullition

■ Laisser refroidir

■ Ajouter de l’éthanol à 95 °C

■ Filtrer

■ Recueillir le filtrat

■ Étalonner votre indicateurcoloré

■ Préciser la méthode

PRÉPARER UN INDICATEUR COLORÉ NATUREL :

SécuritéNe pas jeter les

produits usagersdans l’évier, maisdans les bacs de

récupération.

Ne jamais verser del’eau dans de

l’acide concentré.

pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bleu de

bromothymolJaune Vert Bleu

Phénol Phtaléine IncoloreZone devirage

Rouge violacé

Déboucheur Bleu Zone de virage

Détartrant Jaune Incolore

Bleu de

bromothymol

Phénol phtaléine pH Nature de la

solution


Documents

TP de chimie - Jeulin