Interrogation 2 CHIMIE mercredi 2 mai 2012

Interrogation 2 CHIMIE mercredi 2 mai 2012M. Douzy; dure: une heure; calculatrice autorise; le sujet comporte 1 page.

Donnes : NA = 6,02.1023 mol-1; M(C) = 12,0 g.mol-1; M(H) = 1,00 g.mol-1; M(N) = 14,0 g.mol-1; M(O) = 16,0 g.mol-1; M(Cu) = 63,5 g.mol-1; M(S) = 32,1 g.mol-1;Exercice 1:

(5,5 points)Le caf contient, entre autres constituants, de la cafine de formule brute C8H10N4O2.

1. Sachant quune tasse a un volume moyen V = 12,0 mL et que la masse volumique de la cafine est Cafine = 2,0 g.L-1 (On rappelle que la masse volumique est la masse m dun volume V donn par la relation = m/V), calculer la masse m de solution de cafine quil y a dans cette tasse de caf.

2. En fait, la masse de cafine mcafine est 100 fois plus faible que la masse m de la solution de cafine; que vaut mcafine?

3. En dduire la concentration massique en cafine dans la tasse.

4. Calculer la masse molaire molculaire de la cafine qui a pour formule brute C8H10N4O2.5. Calculer la quantit de matire de cafine (note ncafine) prsente dans la tasse de caf.

6. Calculer la concentration molaire volumique en cafine dans la tasse de caf.

Exercice 2:

(11,5 points)A temprature ordinaire, le sulfate de cuivre pentahydrat, est un solide soluble dans leau. Sa formule brute est (CuSO4, 5 H2O).

On se propose de prparer V = 100 mL dune solution de sulfate de cuivre pentahydrat dont la concentration molaire en sulfate de cuivre pentahydrat est CCuSO4,5H2O = 0.10 mol.L-1.

1. Prciser quel est le solut et quel est le solvant dans la solution prparer.2. Quelle est la quantit de matire en sulfate de cuivre pentahydrat nCuSO4,5H2O contenue dans V = 100 mL de solution prparer?

3. Quelle est la masse de sulfate de cuivre pentahydrat mCuSO4,5H2O prlever pour prparer ces 100 mL de solution?

4. Rdiger le protocole exprimental permettant de prparer cette solution.

A partir de cette solution on souhaite prparer V=100 mL de solution de sulfate de cuivre pentahydrat de concentration C CuSO4,5H2O = 0,010mol.L-1.

5. Comment sappelle cette opration?

6. Dterminer le facteur de dilution.

7. Calculer le volume Vp de solution mre prlever pour prparer cette solution?

8. Rdiger le protocole exprimental permettant de prparer cette solution.9. On souhaite prparer une solution S de concentration 0,020 mol.L-1. A partir de quelle solution peut-on fabriquer S? Justifier votre rponse.

Exercice 3:

(3 points) On ne donne pas les substances usage homopathiques telles quelles. On les dilue, ce qui permet d'viter leurs effets toxiques directs et aussi de renforcer leur pouvoir curateur. (..)On part de la substance de base (la teinture mre T.M) et on procde par dilutions successives au 1/100. La premire dilution, ou premire centsimale hahnemannienne ou 1 CH, consiste en 1 goutte de teinture mre additionne de 99 gouttes de solvant et agite vigoureusement. On prend 1 goutte de cette 1 CH, on ajoute nouveau 99 gouttes de solvant, on agite et on obtient la deuxime centsimale hahnemannienne ou 2 CH, etc. (..)..

Les scientifiques peuvent critiquer cette mthode et dmontrer aisment qu'entre la 11 CH et la 12 CH il n 'y a plus de molcule .

(Texte extrait de L 'homopathie pour mes enfants du docteur Alain Horvileur, Hachette Pratique, 1999.)

1) Quelle est la concentration molaire en espce chimique active d'une solution 1 CH, 2 CH, 3 CH puis 12 CHsachant que ces solutions filles sont prpares partir de la solution mre de concentration 1,0 mo1.L-1 ?

2) Calculer la quantit de matire puis le nombre de molcules actives dans 1 L d'une solution 2 CH puis 12 CH. Justifier la fin du texte ci- dessus.

Corrig

Exercice 1:

1. Masse m de solution de cafine dans la tasse de caf :

m = cafine x V = 2,0 x 12,0.10-3 = 2,4.10-2 g = 24 mg.

2. Masse mcafine de cafine dans la tasse:

mcafine = m / 100 = 2,4.10-4 g.

3. Concentration massique en cafine dans la tasse:

t = mcafine /V = 2,4.10-4 / 12,0.10-3 = 2,0.10-2 g.L-1.

4. Masse molaire molculaire de la cafine:

M = M(C8H10N4O2) = 8 M(C) + 10 M(H) + 4 M(N) + 2 M(O) = 194 g.mol-1.

5. Quantit de matire de cafine dans la tasse de caf :ncafine = mcafine /M = 2,4.10-4 / 194 = 1,2.10-6 mol.

6. Concentration molaire volumique en cafine dans la tasse de caf:

C = ncafine/V = 1,2.10-6 / 12,0.10-3 = 1,0.10-4 mol.L-1.

Exercice 2:

1. Le solut est le sulfate de cuivre pentahydrat et le solvant est leau.

2. Quantit de matire de sulfate de cuivre pentahydrat dans V = 100 mL de solution:

= 0,10 x 0,100 = 1,0.10-2 mol.

3. Masse de sulfate de cuivre pentahydrat correspondant:

= 1,0.10-2 x 250 = 2,5 g.

Avec M(CuSO4,5H2O) = M(CuSO4) + 5 M(H2O) = 250 g.mol-1.4. Protocole exprimental de la prparation de cette solution.

On pse 2,5 g de sulfate de cuivre pentahydrat quon introduit dans une fiole jauge de 100 mL puis on complte (en agitant pour dissoudre le solut) avec de leau distille jusquau trait de jauge.

5. Cette opration est une dilution.

6. Le facteur de dilution est F = = 0,10 / 0,010 = 10.

7. Lors dune dilution, la quantit de matire de solut ne varie pas, ainsi

. Vp = 10 mL.

8. Protocole exprimental de la dilution:

On prlve Vp = 10 mL de solution S laide dune pipette jauge de 10 mL quon introduit dans une fiole jauge de 100 mL puis on complte avec de leau distille jusquau trait de jauge.

9. On ne peut pas fabriquer la solution S partir de S car S est plus concentre que S mais on peut fabriquer la solution S laide de la solution S.

Exercice 3:

1) Une solution 1 CH est dilue 100 fois par rapport la solution mre; une solution 1 CH est donc 100 = 10 fois moins concentre que la solution mre: sa concentration est 1,0.10-2 mol.L-1.

Une solution 2 CH est dilue 100 fois par rapport une solution 1 CH qui est elle-mme dilue 100 fois par rapport la solution mre; une solution 2 CH est donc 100 = (10) = 104 fois moins concentre que la solution mre: sa concentration est 1,0.10-4 mol.L-1.

De mme, une solution 3 CH est 1003 = (10)3 = 106 fois moins concentre que la solution mre: sa concentration est 1,0.10-6 mol.L-1.

De mme, une solution 12 CH est 10012 = (10)12 = 1024 fois moins concentre que la solution mre: sa concentration est 1,0.10-24 mol.L-1.

2) Dans 1 L de solution 2 CH, on a n = 1,0.10-4 mol de molcules actives soit un nombre

N = n * NA = 6,0 1019 de molcules actives.

Dans 1 L de solution 12 CH, on a n = 1,0.10-24 mol de molcules actives soit un nombre

N = n * NA = 6,0 10-1 de molcules actives.

Dans 1 L de solution 12 CH, on a 0,6 molcules actives soit moins dune molcule; on peut donc dire, comme le texte lindique, quentre la 11 CH et la 12 CH, il ny a plus de molcule._1333351303.unknown

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