TEACHING
lundi 25 septembre 2017
icar Vesion française

THEME: Chimie 1ère S
France  -  Grade 11 (Grade 11)  -  Chimie

Aim: Initiation à la conductimétrie (conductance)

Ce TP introduit la notion de conductance d’une portion de solution.

La partie I de cette activité permet aux élèves d’utiliser le montage de base d’une mesure conductimétrique. Ils font des mesures d’intensité avec des solutions non (ou très peu) conductrices et avec des électrolytes. La grandeur conductance G est introduite dans cette partie. A la fin, une question ouverte permet à l’élève de s’interroger sur l’aspect microscopique de la conduction des solutions.

La partie II amène l’élève :

  • dans un premier temps, à pratiquer une démarche scientifique qui permette de trouver le sens de variation de la conductance d’une portion de solution.
  • dans un deuxième temps de comprendre l’intérêt de l’utilisation d’une cellule de conductimétrie. L’étude des grandeurs d’influence est essentielle pour que l’élève comprenne bien les paramètres fixés lors de l’utilisation d’une cellule et ne l’utilise pas comme une « boîte noire ».

La partie III amène l’élève à relier la conductance à la concentration en soluté apporté. C’est un pas important sur le chemin du dosage conductimétrique.

Aim: De la conductance à la conductivité molaire ionique.

Cette activité de questionnement vise à donner une interprétation microscopique de la grandeur conductance vue en TP à la précédente séance, et à introduire les notions de conductivité et de conductivité molaire ionique. www.omega-services.org

Knowledge: De la conductance à la conductivité molaire ionique.

Dans le TP introductif à la conductimétrie, la grandeur conductance a été introduite ainsi que la notion de conductance d’une portion de solution. Pour cette grandeur, il a été fait explicitement remarquer aux élèves que l’on introduisait une grandeur dont la valeur dépendait de la façon dont on la mesure. La nécessité d’une grandeur apparentée à la conductance, et qui soit caractéristique de la solution (et non plus de la portion de solution) peut donc être présentée comme une nécessité. Par ailleurs, donner à cette grandeur (macroscopique) un sens relié à une interprétation microscopique est un point intéressant, en phase avec l’approche générale de l’enseignement de la chimie déjà abordée en seconde : la réaction chimique peut être comprise avec les points de vue macroscopique et microscopique, il en est de même de la pression des gaz, de la température… Cette approche microscopique de la conductimétrie va mettre en lumière quelques points qui ne manquent pas d’étonner les élèves, en particulier pour ce qui est relatif au mécanisme de conduction électrique des électrolytes. En effet, nous avons constaté que même dûment informés, les élèves croient très fort au fait que pour un électrolyte, la conduction est assurée par des électrons. Cette analogie avec la conduction dans les métaux est peut-être difficile à remettre en cause parce que la conduction ionique est la superposition de deux courants, un courant d’anions qui va dans un sens et un courant de cation qui va dans l’autre sens. Comment des élèves qui réfléchissent à ce phénomène ne vont-ils pas se demander pourquoi un courant n’annule pas l’autre ? L’introduction de la formule s = Sli[Xi] va obliger les élèves à faire fonctionner cette notion de conductivité ionique, donnant à chaque ion en solution, la “ responsabilité ” de la conduction.

Aim: Couples acide/base.

Le couple acidobasique est une notion délicate à aborder. L’utilisation de la conductimétrie permet de mieux appréhender cette difficulté.

L’élève est d’abord amené à prévoir sans calculs l’évolution de la conductivité de deux solutions différentes (l’une avec Na+ l’autre avec NH4+) lors de l’ajout d’hydroxyde de sodium. La confrontation avec les résultats de ses mesures l’amène à comprendre que les ions ammonium peuvent perdre un proton : ils sont acides….

Un travail expérimental sur la solution d’ammoniac obtenue permet à l’élève de comprendre que ammonium et ammoniac sont liés : on parle alors de couple acidobasique

Running the task: Couples acide/base.

Ce TP doit être découpé en 3 parties et il ne faut pas donner les trois parties d’un coup. En effet, certaines réponses à des questions de fin de partie se trouvent au début de la partie suivante.

Matériel et solutions

Par binôme:

  • Un montage de mesure conductimétrique comprenant un GBF, deux multimètres et une cellule de conductimétrie
  • Une pissette d’eau distillée
  • Une éprouvette graduée de 100mL
  • Deux Béchers de 250 mL
  • Deux pipettes graduées de 2 ou 5mL et une poire
  • 100 mL de solution de chlorure de potassium à 1,0.10–2 mol.L–1
  • >100 mL de solution de chlorure de sodium à 1,0.10–2 mol.L–1
  • >100 mL de solution de chlorure d’ammonium à 1,0.10–2 mol.L–1
  • 20 mL de solution d’hydroxyde de sodium à 5,0.10–1 mol.L–1
  • 20 mL de solution d’acide chlorhydrique à 1,0.10–1 mol.L–1

Aim: Activité préliminaire au TP dosage conductimétrique.

Le TP dosage est une activité dans laquelle les élèves vont rencontrer principalement deux difficultés : déterminer les ions présents dans la solution à chaque instant du titrage et remplir un tableau d’avancement pour chaque volume de solution titrante ajouté. C’est cette deuxième difficulté que cette activité sur feuille vise à adoucir, en proposant une démarche pour remplir le tableau d’avancement, analogue à celle que l’élève utilisera dans le TP. Ainsi, lors de l’activité expérimentale, l’élève perdra moins de temps sur la partie calculatoire. Il pourra se consacrer un peu plus aux difficultés chimiques que sont la maîtrise de la composition de la solution et la notion d’équivalence

Aim: Dosage conductimétrique.

La notion de dosage est abordée en Première S en utilisant la conductimétrie. En effet, au cours des séances précédentes, l’élève a relié la conductivité à la concentration des ions présents en solution. Cette activité vise à introduire expérimentalement les dosages acidobasiques, pas seulement dans l’optique de permettre des déterminations de concentration, mais également pour approfondir le concept de réaction chimique (ici entre les ions oxonium et hydroxyde). A l’aide d’une réflexion sur le bilan des entités chimiques mises en jeu pendant le dosage, l’élève est amené à s’approprier la définition de l’équivalence. Enfin, l’élève travaille sur des courbes « quantité de matière en fonction du volume versé » calculées à l’aide d’un simulateur. Il consolidera sa maîtrise du titrage en attribuant à chaque courbe l’entité correspondante

Aim: Exercice et évaluations sur le dosage par conductimétrie.

Le TP dosage, tel que nous l’avons pensé, nécessite que les élèves sachent, notamment, déterminer quels sont les ions présents dans la solution à chaque instant du titrage. Ainsi, pour vérifier que ces compétences sont acquises nous proposons trois textes donnés aux élèves d’une classe de première S du lycée CAMUS de Rillieux : - Un exercice donné juste après le TP. - Une interrogation surprise de 30 minutes. - La partie chimie d’un contrôle

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  • Partie n°1: Initiation à la conductimétrie (conductance)
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    Aim
    Initiation à la conductimétrie (conductance)
     
     
     
  • Partie n°4: Activité préliminaire au TP dosage conductimétrique.
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    Aim
    Activité préliminaire au TP dosage conductimétrique.
     
     
  • Partie n°6: Exercice et évaluations sur le dosage par conductimétrie.
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    Aim
    Exercice et évaluations sur le dosage par conductimétrie.