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Activité n°5 {Exp.} : Le liquide magique - [Chap. Quantité de matière et gaz parfaits]


Titre de l'activité : Activité n°5 {Exp.} : Le liquide magique - [Chap. Quantité de matière et gaz parfaits]
Durée : 2h
Compétences
  • RÉA - Calculer, utiliser une formule
  • APP - Mobiliser les connaissances en rapport avec le problème
  • APP - Connaître le vocabulaire, les symboles et les unités mise en œuvre
  • ANA - Formuler une hypothèse
  • COM - Rendre compte à l'écrit ou à l'oral
Notions
  • Décrire le modèle du gaz parfait.
  • Exploiter l'équation d'état des gaz parfaits dans le cas d'un seul gaz et dans le cas d'un mélange de gaz parfaits.
  • Savoir ce qu'est une quantité de matière et connaître son unité : la mole.

📑 La recette⚓

🥼 Préparation du liquide magique⚓

Données :

  • Masse molaire atomique  :

    \(M_H=1,00\ \mathrm{g.mol^{-1}}\)   ;   \(M_O=16,0\ \mathrm{g.mol^{-1}}\)   ;   \(M_C=12,0\ \mathrm{g.mol^{-1}}\)   ;   \(M_{Na}=23,0\ \mathrm{g.mol^{-1}}\) ;

  • Formule des molécules :

    Eau : \(\ce{H_2O}\)   ;   Glucose : \(\ce{C6H12O6}\)   ;   Hydroxyde de sodium : \(\ce{NaOH}\).

Question⚓

Q1. En détaillant la démarche suivie ainsi que tous les calculs, préparer ce liquide magique. Indiquer le matériel utilisé et schématiser les différentes manipulations.

 

⚠ Il faudra faire vérifier et valider vos résultats avant toute manipulation ⚠

 

Solution⚓

A4-Q1. 1ère partie (visible)

Ce qui est attendu :

  • Calculer les masses molaires moléculaires des molécules de l’énoncé ;

  • Identifier les quantités de matière dans l’énoncé ;

  • Calculer les masses à prélever (faire vérifier ces valeurs) ;

  • Manipulation

Les calculs sont masqués volontairement.

Il faudra utiliser un erlenmeyer de \(250\ \mathrm{mL}\), une balance, une coupelle de pesée, un entonnoir, de l’eau distillée, une éprouvette graduée.

Il faudra préparer les \(126\ \mathrm{mL}\) d’eau distillée dans l’éprouvette graduée avant les pesées.

Question⚓

Zone de réponse pour la question précédente.

Question⚓

Q2. Expliquer en quoi ce liquide peut-il être qualifié de « magique » ?

Solution⚓

A4-Q2.

On peut qualifier ce liquide de « magique » car après agitation la couleur de la solution passe d’incolore à bleue, puis redevient progressivement incolore.

Et si on agite à nouveau, la solution redevient bleue puis se décolore encore, etc…

✏ Équation de réaction⚓

Pour simplifier, on dira que la réaction chimique rencontrée dans cette expérience est l’oxydation du glucose en ion gluconate \(\left(C_6H_{11}O_{7\ \left(aq\right)}^- \right)\) sous l’action des ions hydroxyde \(\left(HO_{\left(aq\right)}^-\right)\) et du dioxygène \(O_2\) de l’air. Il se forme aussi de l’eau.

Question⚓

Q3. Écrire alors l’équation bilan de cette réaction chimique.

Solution⚓

\(\mathrm{2\ C_6H_{12}0_{6\ \left(aq\right)}+O_{2\ \left(aq\right)}+2\ HO_{\left(aq\right)}^-\longrightarrow2\ C_6H_{11}O_{7\ \left(aq\right)}^-+2\ H_2O_{\left(\ell\right)}}\)

🏋️‍♂️ Entrainement⚓

Un sachet-dosette de sucre en poudre (saccharose \(\ce{C12H22O11}\)) a une masse \(m=5,0\ \mathrm{g}\).

Question⚓

Q4. Calculer la quantité de matière en mole de saccharose contenu dans ce sachet.

Solution⚓

A4-Q4.

\(n_\text{saccharose}=\dfrac{m_\text{saccharose}}{M_\text{saccharose}}\)

\(n_\text{saccharose} =\dfrac{m_\text{saccharose}}{12\times M_C+22\times M_H+11\times M_O}\)

\(n_\text{saccharose} =\dfrac{5,0}{12\times12,0+22\times1,0+11\times16,0}\)

\(\color{blue}n_\text{saccharose} =\mathbf{0,015\ mol}\)

Question⚓

Q5. Combien de molécule de saccharose existe-t-il dans ce sachet ?

Solution⚓

A4-Q5.

Il y a dans ce sachet \(n_\text{saccharose}\times6,02\cdot{10}^{23}=0,015\times6,02\cdot{10}^{23}=\color{blue}8,8\cdot{10}^{21}\) molécules de saccharose.

Question⚓

On a un pack de 6 bouteilles d’eau de \(1,5\ \mathrm{L}\).

Q6. Quelle est la quantité de matière ont contenues dans ce pack de 6 bouteilles ?

Donnée :

  • Masse volumique de l’eau \(\rho_\text{eau}=1000\ \mathrm{g.L^{-1}}\).

Solution⚓

A4-Q6.

\(n_\text{eau}=\dfrac{m_\text{eau}}{M_\text{eau}}\)

\(n_\text{eau}=\dfrac{\rho_\text{eau}\times V_\text{eau}}{M_\text{eau}}\)

\(n_\text{eau}=\dfrac{1000\times6\times1,5}{18}\)

\(\color{blue}n_\text{eau}=500\ \mathrm{mol}\)

Question⚓

Q7. Combien de molécules d’eau cela représente-t-il ?

Donnée :

  • Nombre d’Avogadro \(N_A=6,02\cdot{10}^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}\)

Solution⚓

A4-Q7.

\(N=n_\text{eau}\times N_A\)

\(N=500\times6,02\cdot{10}^{23}\)

\(\color{blue}N=3,01\cdot{10}^{26}\) molécules d'eau.


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