ENSEIGNER
jeudi 21 septembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: Chimie 1ère S
  -  _ (Anciens programmes)  -  Chimie

Activité 1: Activité préliminaire

 

Mode opératoire

Effectuer le montage ci-contre, constitué :
- d’un générateur basse fréquence en mode sinusoïdal (réglé sur la fréquence N=500Hz),
- d’un ampèremètre,
- de deux électrodes identiques constituées d’une plaque métallique,
et d’un voltmètre en dérivation aux bornes des électrodes.
montage

Les électrodes seront plongées tour à tour dans l’une des solutions suivantes, en respectant le mode opératoire et l’ordre ci-dessous. Chaque solution sera préparée à partir de 90 mL d’eau distillée et de 10 mL d’une solution de concentration 0,1 mol.L–1 en soluté apporté, de sel de cuisine, de sucre… :

1. Eau distillée ou permutée
2. Eau du robinet
3. Eau distillée + sucre
4. Eau distillée + éthanol
5. Eau distillée + chlorure d’aluminium
6. Eau distillée + sel de cuisine (chlorure de sodium)

Pour une solution donnée, fixer la tension UAB aux bornes des électrodes à 0,5 V et mesurer l’intensité du courant qui traverse la solution (attention au calibre de l’instrument et à l’unité de l ‘intensité).
Après chaque mesure, sortir les électrodes de la solution, les rincer à l’eau distillée, ainsi que le bécher et l’éprouvette graduée de 10 mL. Introduire une nouvelle solution et opérer de même pour une nouvelle mesure. Mettre les résultats dans le tableau suivant, en les arrondissant à 0,1 mA près :

Solution1Solution2Solution 3Solution 4Solution 5Solution 6
I (mA)

Travail de réflexion

  1. Parmi les solutions ci-dessus, lesquelles contiennent des ions ? Justifier la réponse à partir des mesures ci-dessus.

    Définition : On appelle conductance de la portion de solution comprise entre les deux électrodes, l’inverse de sa résistance. La conductance est notée G. Son unité est le siemens, symbole S.

    G = I/UAB.

  2. Classer les solutions par conductance croissante.

  3. Pour les solutions pour lesquelles G ¹ 0, proposer une interprétation au fait que des portions de solutions de même taille et de même concentration en soluté apporté ont des conductances différentes.


But: Activité préliminaire

Cette partie permet d’introduire le montage de base d’une mesure conductimétrique. Il est appliqué pour des mesures avec des solutions non (ou très peu) conductrices et avec des électrolytes. La grandeur conductance G est ègalement introduite.

Corrigé: Activité préliminaire

Mode opératoire

Les résultats ci-dessous sont ceux obtenus par des élèves pendant un TP.

Solution1

Solution 2

Solution 3

Solution 4

Solution 5

Solution 6

I (mA)

0,0

0,7

0,0

0,0

3,7

1,2

Corrigé: Activité préliminaire

Travail de réflexion

a. Pour qu’une solution conduise, elle doit contenir des ions.

b. Par ordre croissant de conductance : eau distillée, eau + alcool, eau sucrée, eau du robinet, électrolytes : Na+ + Cl, Al3+ + 3Cl.

c. Cette question ouverte permet à l’élève d’expliciter sa représentation microscopique du caractère conducteur d’une solution. Ces représentations seront utilisées lors de l’activité visant à introduire la conductivité molaire ionique.

Préparation: Activité préliminaire

1) Les élèves doivent être à l’aise avec les notions de solution électrolytique, de soluté apporté et les calculs de concentrations après mélange.

2) Avec la disparition de l’électricité du programme de seconde, les élèves abordent ce TP avec des souvenirs lointains sur la manipulation des appareils électriques. Il convient donc de les guider pour le montage et l’utilisation des multimètres. On peut même donner aux élèves le montage tout fait et leur dire que l’aspect électrique sera traité dans quelques semaines en physique.
On évite ainsi de perdre du temps sur l’électricité au détriment des objectifs de cette activité sur les notions « conductimétriques ».

Savoir: Activité préliminaire

Mode opératoire

1) La concentration est choisie de telle manière que la concentration du soluté apporté soit 10-2 mol.L–1 lors de la mesure. Une solution plus concentrée engendre des problèmes de stabilisation de la tension aux bornes du GBF. Une solution plus diluée pose des problèmes de soin de manipulation par les élèves, et de pureté de l’eau utilisée pour les dilutions.
Plus on souhaite travailler sur des solutions diluées, plus l’eau utilisée doit être pure.

2) Les élèves utilisent des éprouvettes graduées parce que l’objectif est de les amener à distinguer les solutions quasiment non-conductrices des solutions conductrices d’une part et, constater qu’une solution de chlorure de sodium n’a pas la même conductivité qu’une solution de chlorure d’aluminium de même concentration en soluté apporté. Il s’agit donc d’une approche semi-quantitative pour laquelle la précision des éprouvettes graduées est suffisante.

3) Les élèves doivent respecter cet ordre de façon que les solutions peu conductrices soit manipulées en premier. On évite ainsi les erreurs de mesure successives produites par les inévitables problèmes de rinçage. De plus, on termine par la solution de chlorure de sodium car la 2ème partie fait travailler sur cette solution.

4) Les paramètres électriques (fréquence et tension) sont imposés ici. L’élève pourra les modifier en partie II pour constater leur influence. La tension est volontairement choisie différente de 1 V pour éviter la confusion entre les grandeurs G et I.

5) On impose aux élèves de donner leurs résultats à 0,1 mA près de façon à ce qu’il apparaisse clairement que certaines solutions ne conduisent pas et que celles qui conduisent ne conduisent pas de la même façon. La précision à 0,1 mA permet cependant de distinguer l’eau du robinet de l’eau distillée ; c’est important pour la compréhension des dangers du courant électrique.

Savoir: Activité préliminaire

Travail de réflexion

a. La notion de “ portion de solution ” n’est pas évidente pour tous les élèves. Le professeur prendra du temps pour interroger la classe et faire comprendre qu’il s’agit du volume de liquide présent entre les deux électrodes (schéma). Il faut bien faire distinguer aux élèves la portion de solution de la solution elle-même, car G n’est pas une grandeur caractéristique de la solution, mais seulement de la portion de solution comprise entre les électrodes.

b. Par ce classement, l’élève s’approprie la notion de conductance d’une portion de solution comprise entre deux électrodes. Il sait depuis la partie précédente du cours ce qu’est un électrolyte.