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vendredi 24 novembre 2017
icar Vesion anglaise

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

Activité 2: Activité expérimentale 2. Conductivité d'un mélange de deux solutions

 

Expérience n°1 :
A l’aide d’une éprouvette graduée, introduire dans un bécher de 250 mL, 100 mL d’une solution de chlorure de sodium de concentration 1,0.10-2 mol.L-1 et déterminer, après mesure, sa conductivité s1
a. Prévoir, sans calcul, l’évolution de la conductivité si on ajoute à cette solution 1 mL de solution d’hydroxyde de sodium de concentration 5,0.10-1 mol.L-1. Justifier par écrit et appeler le professeur.
b. Réaliser l’expérience et confronter votre prévision au résultat expérimental s’1

Expérience n°2 :
A l’aide d’une éprouvette graduée, introduire dans un bécher de 250 mL, 100 mL d’une solution de chlorure d’ammonium de concentration 1,0.10-2 mol.L-1 et déterminer, après mesure, sa conductivité s2
a. Cette valeur est-elle conforme à la valeur théorique s2th attendue par la relation suivante ?

s2th = l NH4+ [NH4+] + lCl-[Cl-]

b. Prévoir l’évolution de la conductivité si on ajoute alors dans le bécher 1 mL de solution d’hydroxyde de sodium de concentration 5,0.10-1 mol.L-1. Justifier votre réponse.
c. Réaliser l’expérience et confronter votre prévision au résultat expérimental s’2
d. Ces deux expériences ne conduisent pas à la même conclusion ? Proposer une explication en vous référant aux ions présents dans le bécher, lors des expériences 1 et 2


Corrigé: Activité expérimentale 2. Conductivité d'un mélange de deux solutions

1.a. Dans cette justification, il faut impérativement invoquer que la quantité de matière d’ions en solution augmente alors que le volume reste pratiquement constant.

Pour vérifier, et à titre d’exercice, on peut faire un calcul de la conductivité de la solution en considérant tous les ions présents et leur concentration respective. Néanmoins, la question exige une prévision sans calcul..

1.b. Voir "Comportement des élèves".

2.a. La conductivité théorique à 25°C est (exprimer les concentrations en mol.m–3) :
s2th = lNH4+[NH4+(aq)] + lCl[Cl(aq)] = 7,35.10–3 ´ 0,010.103 + 7,63.10–3 ´ 0,010.103 = 0,150 S.m–1.
La conductivité théorique à 25°C est (exprimer les concentrations en mol.m–3) :

s2th = lNH4+[NH4+(aq)] + lCl[Cl(aq)] = 7,35.10–3 ´ 0,010.103 + 7,63.10–3 ´ 0,010.103 = 0,150 S.m–1.

2.b. Du point de vue de l’élève, on ajoute des ions sans modifier le volume, la conductivité doit augmenter.
Les élèves peuvent dire que le raisonnement est analogue à celui tenu dans l’expérience 1.

Savoir: Activité expérimentale 2. Conductivité d'un mélange de deux solutions

a. Ceci permet aux élèves de construire une relation entre conductance et quantité d’ions présents dans la portion de solution, et de ne pas se « réfugier » dans un calcul auquel ils ne donneraient pas forcément beaucoup de sens

Comportement des élèves: Activité expérimentale 2. Conductivité d'un mélange de deux solutions

b. Réponses d’élèves : étant donné que le volume initial est important, le volume n’augmente pas quand on ajoute 1 mL. Par contre, la concentration va augmenter 50 fois puisque c = 5,0.10-1 mol.L-1. Par conséquent, la conductance va augmenter…
Les élèves n’arrivent pas à faire le passage entre la quantité de matière d’ions ajoutée et la nouvelle concentration de ces ions dans le mélange.
Une partie des élèves relie bien les « mol par litre » à la conductivité de façon qualitative : « la conductivité augmentera car il y a plus d’ions dans cette solution. »
D’autres font des calculs (ce n’était pas interdit dans le premier énoncé). Il se trouve que l’erreur la plus fréquente est au niveau de la gestion entre la quantité de matière et la concentration et non pas pour calculer la conductivité.
La formule s = Sl[X] (sous cette écriture) semble être connue de nombreux élèves et avoir du sens.
Il faut donc, avant ce TP, s’assurer que les élèves manipule bien les concentrations molaires ioniques (qui sont malheureusement trop fraîchement acquises dans le cours de l’année) dans les mélanges de solutions ioniques.
Ne pas hésiter à faire faire l’exercice n° 27 du chapitre 3, p.74.

Réponses d'élèves:

  • il se crée peut-être une espèce chimique neutre en solution puisque la conductivité diminue. « Il se crée peut-être une nouvelle espèce chimique neutre qui va diminuer la conductivité. Comme on sait que Na+ et Cl- coexistent en solution, ce sont les ions NH4+ et HO- qui vont former une nouvelle espèce chimique : NH4OH. »
  • C’est peut être NH3, mais NH3 est un gaz et on le verrait.
  • Dans chaque solution, de nouvelles entités apparaissent ; dans la première solution il apparaît une entité plus conductrice et dans l’autre solution c’est le contraire (sur plusieurs copies).
  • « En présence de chlorure de sodium, l’hydroxyde de sodium conduit plus qu’avec [=qu’en présence] le chlorure d’ammonium ». [L’élève reste au niveau perceptible]
  • Pour la 2e exp : avec la précision des mesures, on ne voit pas la différence.