Matériel et activités expérimentales en physique et chimie : concours aide technique laboratoire : ministère agriculture 2005.

Unités et symboles : La liste suivante comporte les symboles d'unités utilisées en physique chimie : g, mol, mol L-1, g mol-1, kg m-3, A, V, Hz, W, S, W, T, Wb, N, J, m s-1, m s-2, Nm, Pa, °C, J kg-1K-1. Choisir dans cette liste  le symbole qui convient à l'unité de chaque grandeur du tableau ci-dessous et le reporter dans la case correspondante. intensité du courant résistance d'un conducteur puissance électrique intensité d'une force moment d'une force Travail d'une force A W W N N m J masse molaire quantité de matière concentration molaire volumique masse volumique pression température absolue g mol-1 mol mol L-1 kg m-3 Pa K Connaissances de la classification périodique : Ciompléter le tableau ci-dessous : colonne de la classification éléments notation chimique de l'ion correspondant nom de la famille chimique première 11Na Na+ alcalins deuxième 20Ca Ca2+ alcalino-terreux avant dernière 17Cl Cl- halogènes Les composés chimiques : Compléter le tableau suivant : H : 1,0 ; O : 16 ; S : 32 ; C : 12 g/mol ; Vm = 24 L mol-1. nom du composé formule brute état dans les conditions ordinaires de température et de pression masse molaire moléculaire masse m, ou volume V du composé et quantité de matière dans les conditions ordinaires butane C4H10 gaz 4*12+10 = 58 g/mol donnée : V = 6 L n = V / Vm = 6/24 = 0,25 mol glucose C6H12O6 solide 6*12+12+6*16 =180 g/mol donnée : m = 9 g n = m/M = 9/180 =0,05 mol acide sulfurique H2SO4 pur liquide 2+32+4*16 = 98 g/mol donnée : n = 0,1 mol m = n M = 0,1*98 = 9,8 g nom du composé formule  à l'état solide formule en solution aqueuse sulfate de sodium Na2SO4 2Na+aq + SO42-aq dichromate de potassium K2Cr2O7 2K+aq +Cr2O72-aq chlorure de fer (III) FeCl3 Fe3+aq +3Cl-aq Tests d'identification de certains composés chimiques : nom de l'espèce chimique  à identifier réactif caractéristique résultat du test ion chlorure nitrate d'argent précipité blanc de chlorure d'argent amidon eau iodée ou Lugol initialement jaune, la solution prend une teinte violette noire. glucose liqueur de Fehling la solution initialement bleue donne à chaud un précipité  rouge d'oxyde de cuivre (I° acétone ou propanone DNPH solide jaune Fonctions caractéristiques des composés organiques : nom de la fonction formule du groupement fonctionnel nom d'un composé organique comportant le groupement fonctionnel alcool primaire -CH2OH alcool éthylique ou éthanol acide  carboxylique -COOH acide éthanoïque  ou acétique ester - COO-C &thanoate de butyle aldehyde -CHO éthanal amine primaire -NH2 éthylamine La verrerie : 1 : becher ; 2 : verre  à pied ; 3 : coupelle ; 4 : erlenmeyer ; 5 : ballon  à fond plat ; 6 : fiole  à vide ; 7 : ampoule  à décanter ; 8 : tube  à essais. 9 : pipette ; 10 : pipette graduée ; 11 : pipette jaugée ; 11 : éprouvette ; 12 fiole jaugée ; 13 : burette graduée. Nommer les éléments numérotés 1 :élévateur à croisillons 2 :chauffe ballon électrique 3 : réfrigérant  à eau préciser le rôle de l'élément 1 monter ou descendre le  ballon et chauffe ballon indiquer dans quel sens doit circuler l'eau de refroidissement de B vers A le distillat comporte deux phases : les identifier et indiquer dans laquelle se trouve l'arôme extrait la phase aqueuse la plus dense est en bas ; la phase organique est au dessus  : elle contient l'arôme. Donner le nom de ce mode d'extraction hydrodistillation Les arômes des zestes d'orange peuvent être extraits par le cyclohexane. Donner le nom de cet autre mode d'extraction. extraction par solvant dans une ampoule  à décanter. Dosage :   Indiquer l'objectif de ce dosage Déterminer la concentration inconnue de la solution titrée Donner la formule des ions présents dans la solution titrante. la solution titrante est dans la burette : Na+ aq et Cl- aq Ecrire l'équation de la réaction de dosage Cl- aq +Ag+aq = AgCl(s) Donner le nom de ce type de dosage. Dosage par précipitation, suivi conductimétrique Indiquer comment on repère le passage  à l'équivalence Méthode de purification : Afin de purifier un produit sous forme de cristaux, on lui ajoute un solvant approprié, puis on réalise les 4 opérations ci-dessous :  Donner un nom  à  chacune des opérations 1, 2, 3 et 4 : 1 :  dissolution du solide à chaud dans le minimum de solvant 2 : filtration ; 3 : cristallisation du solide  à froid 4 : filtration sous vide du solide pur cristallisé. Indiquer l'observation qui marque la fin de l'opération 1  le solide doit être totalement dissout  à chaud Lors de l'opération 4 il est recommandé de monter une fiole de garde avant la trompe  à eau. Expliquer son rôle. On désire conserver le filtrat. La fiole de garde  d'empêche le retour de l'eau dans la fiole à vide, par suite des variations de la pression provoquées par un débit d'eau irrégulier. Dire avec quel appareil on peut évaluer la pureté du produit obtenu à partir de la température de fusion banc Kofler Chromatographie. Dans le soda " ligth" les sucres sont remplacés par de l'aspartame. Afin de vérifier que ce soda ne renferme pas de sucre, on réalise une chromatographie dont les principales étapes sont schématisées ci-dessous : A : glucose, B : saccharose, C : aspartame, D : soda. Nommer les éléments numérotés de 1 à 4 1 : éluant, phase mobile 2 : ligne des dépôts 3 : support fixe, plaque recouverte de silice par exemple 4 : chromatogramme après révélation Dire combien il y a de constituants dans le soda testé et identifier lequel on peut identifier. 3 taches visibles donc 3 constituants ;  on identifie C, l'aspartame, même rapport frontal. Diverses techniques permettent de révéler le résultat final de la chromatographie. utiliser un révélateur qui après réaction chimique conduit  à des substances colorées. Exposer sous lampe UV. Titrage pHmétrique d'une solution acide. Le titrage est celui d'un volume Va = 20,0 mL d'une solution acide par une solution de soude de concentration CB=0,10 mol/L. Nommer les éléments  1 à 5 1 : pHmètre ; 2 : agitateur magnétique 3 :bécher : solution titrée (acide); 4 : électrode de mesure 5 : burette graduée : solution titrante (soude) Dire quelle opération préalable doit être effectuée sur l'élément 1 étalonnage du pHmètre avec deux solutions étalon de pH connu. Lors de la mise en place de la solution titrante, 2 opérations techniques sont nécessaires. Les citer. Le robinet de la burette doit être fermé. La burette doit être remplie jusqu'au "zéro" de la graduation. Préciser avec quel instrument la prise d'esai de la solution acide doit être effectuée. Pipette jaugée de 20,0 mL + dispositif d'aspiration ( poire ou pipeteur ) Déterminer les coordonnées du point d'équivalence. En déduire la concentration C de la solution acide A l'équivalence : CVa = CBVE ; C = CBVE /Va = 0,10 *20 /20 = 0,10 mol/L Donner la valeur du pH de la solution acide avant dosage et en déduire la concentration initiale en ion oxonium H3O+aq. Le pH initial ( pour Vb=0) est voisin de pH=3. [H3O+aq] = 10-pH = 10-3 mol/L. Dire en justifiant si l'acide est fort ou faible. L'acide est faible : le pH  à l'équivalence est différent de 7 ; le pH initial est supérieur  à -log C. On veut repérer l'équivalence  à l'aide d'un indicateur coloré. Indiquer celui qui convient le mieux pour ce type de titrage. la zone de virage de l'indicateur coloré doit contenir le pH du point équivalent : phénolphtaléine. Lecture d'étiquette. Donner la signification des lettres M, d, E et F M : masse molaire g/mol ; d : densité par rapport  à l'eau E : température ébullition sous 1 bar ; F : température de fusion du solide sous 1 bar Calculer la masse d'éthanal contenue dans le flacon. m = 250*0,78 = 195 g Calculer la quantité de matière correspondante. n =m/M = 195 / 44,05 =4,43 mol. Donner la signification exacte des 5 pictogrammes numérotés de 1 à 5. 1 : très inflammable ; 2 : toxique 3 : port obligatoire de lunette 4 : port obligatoire de gants 5 : travailler sous hotte aspirante. 1 : rhéostat : 2 : générateur de tension ; 3 : bobine inductive ( inductance) ; 4 : ohmmètre ; 5 : mise  à la terre : 6 : transistor PNP; 7 : condensateur chimique ; 8 : interrupteur 9 : moteur ; 10 : manomètre ; 11 : dynamomètre ; 12 : lentille divergente. Caractéristiques de tensions alternatives. On visualise sur l'écran de l'oscilloscope deux tensions alternatives u1 ( voie A ) et u2 ( voie B) Voie A : 2 V / div ; voie B : 1 V / div ; balayage : 1 ms / div. Qualifier plus précisément les deux tensions tensions alternatives sinusoïdales périodiques Déterminer leur période T et leur fréquence f. T correspond  à 5 divisions soit 5 ms T = 5 10-3 s ; f = 1/T = 1/5 10-3 = 200 Hz. Déterminer les valeurs des tensions maximales. U1max : 3 div soit 6 V U2max : 2 div soit 2 V Déterminer les valeurs des tensions efficaces U1eff = 6 / 2½ = 4,2 V U2eff = 2 / 2½ = 1,4 V Comment peut-on mesurer les tensions efficaces ? Voltmètre ( multimètre ) monté en dérivation utilisé sur la position AC. Déterminer le déphasage entre u1 et u2. Quand les deux tensions varient dans le même sens, celle sui est en avance passe la première par un maximum : u2 est en avance sur u1 de 0,7 division. Une période correspond  à 5 divisions et à 2 pi radians : déphasage : 0,7*2 pi / 5 = 0,88 rad ( 50°)

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