ENSEIGNER
dimanche 19 novembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: Transformation chimique et avancement
  -  _ (Anciens programmes)  -  Chimie

DS 1: Calculs de concentrations mettant en jeu prélèvement et dilution

 

On considère qu’un volume V = 225 mL de vinaigre est une solution aqueuse qui contient de l’acide éthanoïque de formule C2H4O2, de masse molaire M = 60,0 g.mol–1. On s’intéresse à la concentration de l’acide qui peut être indiquée de plusieurs façons équivalentes :

Son degré D = 8,0%, qui correspond à la masse m = 18 g d’acide dans 225 mL, ou à la quantité de matière n = 0,30 mol dans 225 mL, ou encore à la concentration molaire c = 1,3 mol.l–1

1) A l’aide d’une pipette jaugée, on prélève V1 = 10,0 mL de ce vinaigre et on l’introduit dans une fiole jaugée. Déterminer dans cette fiole, la quantité de matière n1 d’acide éthanoïque, sa concentration c1, la masse m1 d’acide éthanoïque présent et le degré D1 du vinaigre. 

2) La fiole jaugée est remplie d’eau jusqu’au trait de jauge et agitée. On constitue ainsi une solution de volume V2 = 250 mL. . Déterminer dans cette nouvelle solution, la quantité de matière n2 d’acide éthanoïque, sa concentration c2, la masse m2 d’acide éthanoïque présent et le degré D2 du vinaigre.


But: Calculs de concentrations mettant en jeu prélèvement et dilution

Le travail sur les représentations a été utilisé dans des exercices crées spécialement. L’exercice suivant a pour but de mettre l’élève devant de nombreuses variables afin de vérifier s’il leur donne du sens, ce que l’on peut inférer s’il les utilise à bon escient.

Il a été proposé en évaluation à quatre classes d’un même lycée. Le professeur 1 a enseigné, dans ses deux classes, le chapitre concentration avec la présente activité suivie d’exercices adaptés. Le professeur 2 a enseigné dans ses deux classes, qui ont le même profil que celles du professeur 1, de manière plus traditionnelle cette notion (pas d’utilisation structurée d’une représentation lors du TP ou des exercices).

Le tableau suivant résume les résultats des pourcentages de bonnes réponses des élèves aux huit questions. On constate que les réponses aux questions après dilution sont plus souvent correctes pour les classes ayant suivi le TP proposé :

Classe (nbre élèves)

n1

C1

m1

D1

n2

C2

m2

D2

Professeur 1 (51)

65

67

61

45

49

43

41

15

Professeur 2 (57)

70

42

56

19

12

5

9

2

Corrigé: Calculs de concentrations mettant en jeu prélèvement et dilution

1)      Dans le prélèvement de 10,0 ml, il y a la quantité de matière n1 = n V2 / V = 1,3.10–2 mol d’acide éthanoïque. Sa concentration c1 n’a pas changée, c’est toujours c1 = c = 1,3.mol.L–1. La masse m1 d’acide peut être déterminée par la relation m1 = m V2 / V = 0,80 g. On peut déterminer cette valeur à l’aide d’une autre relation : m1 = n1 M = 1,3.10–2 x 60,0 = 0,78 g (la différence provient de l’arrondie sur la valeur de n1). Le dégré du vinaigre peut être déduit du fait qu’il s’agit du même vinaigre, donc D1 = 8% ou déterminé à partir de relation entre la masse et le volume : D1 = m1 / V1 x 100 = 8%.

2)      La nouvelle quantité de matière n2 est égale à n1 puisqu’il s’agit d’une dilution : n2 = 1,3.10–2 mol. La concentration est donnée par c2 = n2 / V2 = 1,3.10–2 / 0,250 = 5,2.10–2 mol. La masse d’acide éthanoïque est m2 = m1 = 0,80 g. Le degré est D2 = m2 / V1 x 100 = 0,32.