TP8 Identification d’un liquide inconnuIdentification d’un liquide inconnu

Avant de commencer, écoutez attentivement les précautions à prendre et les règles de sécurité rappelées par le professeur

ObjectifsObjectifs de la séance :de la séance :

- Mettre en œuvre une démarche expérimentale permettant d’identifier une espèce chimique en solution ;- Déterminer l’indice de réfraction d’un milieu.

La mission de Curiosity est de déterminer si la vie a été possible sur Mars. Pour cela, la détermination de la présence d’eau et l’identification des entités chimiques présentes sont nécessaires. Nous allons mettre en œuvre une démarche similaire afin d’identifier des solutions inconnues.

PROBLÉMATIQU

E

Identifier (= donner la composition) les solutions incolores contenues dans les flacons A, B, C et D en vous aidant du matériel et des documents mis à votre disposition.

DOCUMENTS MIS A DISPOSITION   :

DOC. 1DOC. 1 :: Mise en évidence de quelques espèces chimiquesEspèce Réactif de test Résultat (si positif) Résultat (si négatif)

Eau Sulfate de cuivre anhydre Bleuit en présence d’eau Reste blanc

Glucose Liqueur de Fehling Forme un précipité rouge brique(après chauffage) Conserve une teinte bleue

Amidon Eau iodée Prend une coloration violacé/noire Reste orangé

DOC. 2DOC. 2 :: Conductivité électrique d’une solutionUne solution aqueuse laisse passer le courant électrique lorsqu’elle contient des ions, particules électriquement chargées dispersées parmi les molécules d’eau, électriquement neutres. Ce sont donc les solutions ioniques qui conduisent le courant électrique.

Pour Savoir si une solution est conductrice on réalise un test de conductivité qui repose sur le même principe que le test réalisé sur les matériaux solides : la solution aqueuse à tester est insérée dans un circuit électrique en série comportant un générateur, un ampèremètre et une lampe qui brille lorsque le courant électrique circule et donc lorsque la solution aqueuse est conductrice.

Aucune solution n'est totalement isolante mais on peu cependant distinguer deux groupes de solutions :

- L'eau distillée, l'eau du robinet et l'eau sucrée pour lesquelles l'intensité du courant électrique reste très faible (en générale on considère que l'eau distillée est isolante) ;

- L'eau salée et les solutions qui contiennent des ions dissous, pour lesquelles l'intensité du courant est nettement supérieure et qui sont de bonnes conductrices du courant électrique.

DOC. 3DOC. 3 :: Quelques tests d’identifications de quelques ions et leurs résultatsIon à caractériser Ion réactif Produit réactif Observation (résultat)

ion sulfate SO42 ion baryum Ba2+ Chlorure de baryum Précipité BLANC de sulfate de baryum

ion chlorure Cl ion argent Ag+ Nitrate d'argent Précipité BLANC de chlorure d'argentqui noircit à la lumière

ion calcium Ca2+ ion oxalate Oxalate d'ammonium Précipité BLANC d'oxalate de calcium

ion cuivre II Cu2+ ion hydroxyde HO Hydroxyde de sodium Précipité BLEU d'hydroxyde de cuivre

ion fer II Fe2+ ion hydroxyde HO Hydroxyde de sodium Précipité VERT d'hydroxyde de fer II

ion fer III Fe3+ ion thiocynanate SCN- Thiocyanate de potassium Complexe ROUGE SANG de thiocyanofer (III)

ion fer III Fe3+ ion hydroxyde HO Hydroxyde de sodium Précipité ROUGE BRIQUE (ROUILLE) d'hydroxyde de fer III

Ion magnésium Mg2+ ion oxalate Oxalate d’ammonium Précipité BLANC d'oxalate de magnésium

DOC. 4DOC. 4 :: Les spectres de flamme

Le chauffage d’un élément chimique dans une flamme à haute température permet de le vaporiser. Le gaz obtenu chauffé émet de la lumière dont le spectre, appelé spectre de flamme, est constitué des raies caractéristiques du spectre de ces atomes ou ions. La couleur de la lumière émise par une flamme (ou plus précisément son spectre) est donc caractéristique des éléments présent dans cette flamme.

Élément chimique Sodium Potassium Cuivre

Formule chimique de la solution Na+ + Cℓ K+ + Cℓ Cu2+ + SO42

Couleur prise par la flamme Jaune orangé Lilas Verte

DOC. 5DOC. 5 :: Indice de réfraction de quelques milieuxL’indice de réfraction, souvent noté n, est une grandeur sans dimension caractéristique d'un milieu. Il traduit l’aptitude qu’à un milieu à dévier le trajet de la lumière qui le traverse. Il dépend de la longueur d'onde de la lumière mais aussi des caractéristiques du milieu dans lequel elle se propage.

Liquide Formule chimique Indice de réfractionEau H2O 1,3330

Solution aqueuse de chlorure de sodium(eau salée) (Na+

(aq) + Cℓ−(aq)) 1,531

Solution aqueuse de saccharose(solution à 25 %) 1,3723

Solution aqueuse de saccharose(solution à 50 %) 1,4200

Solution aqueuse de saccharose(solution à 75 %) 1,4774

Solution aqueuse de glucose(Peu concentrée) 1,33

Glycérol (ou glycérine) 1,4729

TTRAVAILRAVAIL ÀÀ FAIREFAIRE

A l’aide des documents fournis, vous devez élaborez et mettre en œuvre un ensemble d’expériences permettant d’identifier les solutions inconnues présentes sur le bureau du professeur.

Le choix de votre protocole devra être argumenté (schémas, informations issues des documents,..). Vous appellerez le professeur pour faire valider votre protocole et la liste du matériel nécessaire. Vous pourrez éventuellement demander des coups de pouce (mais ils vous couteront des points). Vous disposez de quatre solutions inconnues A, B, C et D et de tout le matériel du laboratoire dont vous ferez la demande.

Compte rendu   : Vous rédigerez un compte rendu (voir fiche méthode donnée en début d’année) par groupe décrivant les expériences réalisées, les résultats obtenus et votre conclusion (identification des quatre solutions inconnues).

COUP DE POUCE N°1

Montage à réaliser pour étudier la conductivité électrique d’une solution

COUP DE POUCE N°2Protocole expérimental pour la mesure de conductivité électrique : Réaliser le montage électrique en série ci-dessus, en réglant l’ampèremètre sur le calibre 10A ; Verser l’une des solutions à tester dans le bécher ; Allumer le générateur et observer le filament de l’ampoule ; Vider le bécher et le nettoyer à l’eau distillée avant de verser la solution à tester suivante. Recommencer les étapes de à pour les autres solutions.

COUP DE POUCE N°3

Protocole expérimental : (voir dessin ci-contre)

Verser environ 2 mL ( 2 cm de liquide dans le tube) de la solution à tester dans un tube à essai ; Verser lentement 4 gouttes de réactif dans la solution à tester ; Observer le contenu du tube à essai pendant l’addition du réactif.

Repérez en particulier :

- Si la solution change de couleur tout en restant transparente ;- Si la solution se trouble et devient opaque à la lumière (formation d’un solide : précipité).

GRILLE D'ÉVALUATION

Nom(s) : Classe : N° du poste :Prénom(s) :

CRITERES EVALUES A ECA NA NECompétences générales évaluées pendant la séanceJe sais exploiter un ensemble de documents 1 0,5 0 0

Compétences expérimentales évaluées pendant la séanceJe sais réaliser un montage électrique 2 1 0 0

Je sais utiliser le matériel que j’ai demandé 1 0,5 0 0

Je sais mettre en œuvre un test d’identification 1 0,5 0 0

Je sais interpréter le résultat d’un test d’identification 2 1 0 0

Je sais travailler proprement et de manière organisée 1 0,5 0 0

Je sais travailler en équipe 1 0,5 0 0

Je pense de moi-même à laisser ma paillasse et ma verrerie propre en fin de séance 1 0,5 0 0

Je respecte les règles de sécurité 1 0,5 0 0

Compte rendu de l’expérienceJe sais rédiger une trace écrite cohérente qui permet d'expliquer ma démarche 1 0,5 0 0

Je sais rédiger un protocole détaillé 2 1 0 0

Je sais faire des observations pertinentes à partir de mes expériences 2 1 0 0

- Changement de couleur

- Formation d’un précipité

Je sais exploiter mes résultats 2 1 0 0

- Comparaison avec un témoin

- Déduire des observations une information sur la composition de la solution

Je sais rédiger une conclusion générale 1 0,5 0 0

- Donner la composition des solutions A, B, C et D

Je sais communiquer à l'aide d'un langage adapté (vocabulaire scientifique) 1 0,5 0 0

Note obtenue /20

A : AcquisECA : En cours d'acquisitionNA : Non acquisNE : Non évalué

FICHE TPFICHE TPType d’activité : Activité expérimentale (TP 3 h)

Conditions de mise en œuvre : manipulation en quadrinômes.

Pré- requis :

- Savoir réaliser un test d’identification d’une substance chimique ;- Savoir réaliser un montage électrique en série ;- Savoir déterminer l’indice de réfraction d’un milieu par une mesure d’angles.

NOTIONS ET CONTENUS COMPETENCES ATTENDUES

Compétence spécifique :

S’approprier (App) Analyser la situation problème et proposer une stratégie de résolution

Réaliser (Réa) Réaliser un dispositif expérimental correspondant au protocoleRespecter les règles de sécurité

Analyser (Ana)Élaborer, choisir et utiliser un modèle adaptéObserver et décrire les phénomènesExtraire des informations de documents scientifiques et les utiliser

Valider (Val) Extraire des informations des données expérimentales et les exploiterEstimer la précision d’une mesure

Matériel :

Par groupe :

- 1 pile 4,5 v dans un boitier ;- Un ampèremètre ;- 2 électrodes en graphite sur support ;- 2 pinces crocodiles ;

Paillasse professeur :

- Flacon A (Eau distillée)- Flacon B (Eau salée)- Flacon C (solution de glucose – eau sucrée)- Flacon D (glycérine)

- 3 fils de connexion.

Le matériel reste groupé sur une table puisque chaque groupe doit proposer un protocole accompagné de la liste de matériel nécessaire.

Points Compétence évaluée

4 Analyser : Réponses justes pour les quatre solutions

4 Réaliser : protocole cohérent et méthodique d’identification.

4x2=8 Valider : présentation de chaque identification, des résultats obtenus et des conclusions que l’on peut en tirer.

4 Communiquer : utilisation du vocabulaire scientifique (précipité, indice de réfraction…), phrases correctes, utilisation des connecteurs logiques (or, donc…).

20 Total