Aurélie jan 04

aide laboratoire

Créteil - Clermont -Versaille- Caen d'après concours 2002




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Créteil
  1. optique : un professeur désire monrer le spectre d'une lampe spectrale. Il vous demande un réseau, une lentille convergente, une fente et une lampe spectrale.
    - Qu'est-ce qu'un réseau ?
    - Quelle grandeur caractérise une radiation lumineuse ?
    - Quel appareil permet d'étudier les spectres en étalonnant la position des différentes raies émises ?
  2. électricité : parmi les dipôles présents au laboratoire on trouve les condensateurs.
    - Quelle est la grandeur caractéristique d'un condensateur ?
    - En quelle unité cette grandeur se mesure t-elle ?
  3. hydrostatique : on désire vérifier le principe de l'hydrostatique à l'aide d'un tube en U
    - Quel appareil permet de mesurer une pression ?
    - Quelle est la relation entre la différence de niveau Dh dans les deux branches du tube et la différence de pression D P entre les deux surfaces libres du liquide ?

    - On dispose de 3 tubes en U identiques. La différence de niveau dans les deux branches du tube contenant du mercure est 1 cm ( r=13600 kg/m3). Quelle serait la différence de niveau entre les branches du tube si le tube contenait : du bromoforme (r=300 kg/m3) du toluène (r=800 kg/m3)
    - Quelle est l'unité S.I de la pression ?

  4. Sécurité : sur l'étiquette d'un flacon de tétrachlorure de carbone on lit : CCl4 ; M=153,82 g/mol ; 1L=1,58 kg ; deux pictogramme : tête de mort - poisson et arbre.
    - A quoi correspond CCl4 ; M=153,82 g/mol ;
    - Quelle est la densité de ce produit ? Quelle est sa masse volumique ?
    - Quelle est la signification des deux pictogrammes ?
  5. Laboratoire d'analyse : on veut préparer 500 mL d'une solution d'acide sulfurique H2SO4 telle que la concentration en ion H+ soit voisine de 0,5 mol/L. On dispose d'acide du commerce concentré : d= 1,84 ; pureté : 95% ; masse molaire 98 g/mol
    - Quel volume d'acide commercial doit-on prélever si l'acide sulfurique est un diacide H2SO4 --> 2H+ + SO42-.
    - Quel matériel doit-on utiliser pour réaliser ce travail ?
    - Pour étalonner l'acide on prépare 100 mL d'une solution d'hydrogénocarbonate de potassium. Quel est la formule de ce produit ?
    - Quelle est la liste du matériel nécessaire pour préparer la solution d'hydrogénocarbonate de potassium et réaliser le dosage ?

 

corrigé
Un réseau est constitué d'un ensemble de traits fins parallèles. La caractéristique est le nombre de traits par mm, par exemple 600 traits / millimètre.

la fréqeunce en hertz (Hz) caractérise une radiation lumineuse.

le spectrophotomètre.

La capacité notée C, exprimée en farad caractérise un condensateur
Le manomètre mesure une pression, exprimée en pascal (Pa) ou en bar ( 1 bar voisin de 105 Pa)

D P = r g D h

r : masse volumique du liquide kg/m3.

g = 9,8 m/s² ; D h en mètre et D P en pascal

avec le mercure : D P = 13600*9,8*0,01 = 1332,8 pa

avec le bromoforme : D h = D P / (r g) = 1332,8 / (3000*9,8 ) =0,045 m (4,5 cm)

avec le toluène : D h = D P / (r g) = 1332,8 / (800*9,8 ) =0,17 m (17 cm)

CCl4 : formule brute ; M=153,82 g/mol : masse molaire

densité par rapport à l'eau : 1,58

masse volumique : 1,58 g/mL ou 1,58 kg/L ou 1580 kg/m3.

pictogrammes : tête de mort signifie : poison

poisson et arbre signifie : danger pour l'environnement.

Qté de matière H+ dans la solution diluée : concentration (mol/L) * volume (L)=0,5*0,5 = 0,25 mol.

donc 0,25/2 = 0,125 mol H2SO4.

solution mère : 1840*0,95 = 1748 g d'acide pur par litre

soit masse (g) / masse molaire (g/mol) = 1748 /98 = 17,84 mol dans 1 L

volume à prélever : 0,125 / 17,84 = 0,007 L ou 7 mL.

prélever 7 mL d'acide concentré à la pipette graduée + pipeteur

placer dans une fiole jaugée de 500 mL contenant de l'eau distillée

compléter jusqu'au trait de jauge avec de l'eau distillée puis agiter.

hydrogénocarbonate de potassium K+ et HCO3- ( KHCO3)

concentration voisine de 0,5 mol/L ; masse molaire 39+1+12+3*16=100g/mol

masse de solide à peser 100*0,5 = 50 g

peser 50 g de KHCO3 puis dissoudre dans 1 L d'eau

pour le dosage : burette graduée, erlenmeyer, agitateur magnétique, indicateur coloré

Clermont Ferrand :

 

  1. Pour une scéance de travaux pratiques un professeur demande de préparer le matériel suivant pour réaliser un dosage acido-basique : bécher 100 mL, agitateur magnétique et barreau aimanté, pipette jaugée 10 mL, fiole jaugée 100 mL, pissette d'eau distillée
    - Le professeur a oublié certains éléments pour réaliser ce dosage. Lesquels ?
    - Trois éléments qui font partie de la liste se trouve dans la verrerie ci-dessous. Repérer ces éléments.

    - Compléter le tableau suivant :
    nom
    hydroxyde de sodium
    ammoniac
    formule
    H2SO4
    KMnO4
    - Pour réaliser le dosage le professeur demande de préparer 100 mL d'une solution d'hydroxyde de sodium à 0,1 mol/L à partir d'une solution commerciale portant les indications : hydroxyde de sodium ( soude caustique) ; solution à 30 ,5 % ; pictogramme : corrosif. La masse molaire de l'hydroxyde de sodium est 40 g/mol.
    a. Indiquer les consignes de sécurité en manipulant le produit dans le flacon.
    b. On décide de préparer la solution demandée à partir de pastilles de soude. Calculer la masse de pastilles à peser; indiquer le mode opératoire à suivre.
    c. Comment peut-on vérifier rapidement la concentration de la solution préparée ?

  2. Magnétisme : Nommer le matériel ci-dessous :

    - Décrire l'expérience permettant d'obtenir le spectre magnétique d'un aimant. Comment faire pour qu'il soit visible de toute la classe ?
    - On réalise le montage ci-dessous ; l'élément (1) est une source de champ magnétique lorsqu'il est parcouru par un courant.

    Nommer les éléments du circuit.
    - On veut déterminer la relation entre l'intensité du champ B etl'intensité du courant I. Quels appareils doit-on utiliser pour cela ?

  3. Conductimétrie : on détermine la conductance G d'une portion de solution électrolytique. En pratique il faut mesurer la tension aux bornes d'électrodes plongées dans la solution ainsi que l'intensité du courant électrique alternatif qui traverse la portion de solution.
    - Proposer le schéma du montage.
    - On utilise un multimètre : que signifie les termes AC et DC ? Lequel de ces modes faut-il choisir ?
    - La tension U mesurée dans cette expérience est voisine de 1V. Quel est le meilleur calibre à utiliser ? 1000 V ; 200 V ; 20 V ; 2 V ; 200 mV.
    - Pour une solution donnée U=1V , I= 5 mA ; en déduire la conductance G.
corrigé
burette graduée, support + tige pour fixer la burette, indicateur coloré ou pHmètre

(7) pissette ; (4) bécher ; (1) fiole jaugée
nom
hydroxyde de sodium
acide sulfurique
ammoniac
permanganate de potassium
formule
NaOH
H2SO4
NH3
KMnO4
sécurité : port de la blouse, de gants et de lunette , le produit étant corrosif.

Qté de matière de soude (mol) = volume solution (L) * concentration( mol/L) = 0,1*0,1 = 0,01 mol

masse à peser (g) = masse molaire (g/mol) * Qté de matière (mol) = 40*0,01 = 0,4 g

peser 0,4 g de pastilles à la balance de précision

dissoudre dans l'eau distillée et compléter la fiole jaugée jusqu'au trait de jauge .

On peut vérifier la concentration de la solution en mesurant le pH : celui-ci doit être voisin de 13.

aiguille aimantée ; aimant droit ; aimant en forme de U

spectre : placer sur l'aimant une plaque de verre ; saupoudrer de la limaille de fer et faire vibrer la plaque de verre en tapant légérement dessus : les grains de limaille s'orientent dans le champ de l'aimant. Placer le tout sur un rétroprojecteur.

(1) : solénoide ou bobine longue ; (2) rhéostat pouvant supporter 5 A ; (3) générateur de tension continue.

teslamètre dont la sonde se trouve au centre de la bobine.

ampèremètre en série dans le circuit.

AC courant alternatif ( à utiliser ici) et DC courant continu.

le meilleur calibre est 2V.

conductance G ( siemens S) = intensité (ampère) / tension (volt) = 5 10-3 /1 = 5 10-3 S.


Versailles : (sujet partiel)

  1. Trois flacons numérotés 1, 2, 3 portent l'un des pictogrammes n°4, 5 et 7 .
    - Quel flacon dont le contenu ne doit pas être jeté à l'évier ?
    - Trois flacons numérotés 1, 2, 3 portent l'un des pictogrammes n°2, 5 et 3 . Quel est le flacon qui nécessite le port de lunettes et de gants ?
    - Pour réaliser la dilution de l'acide sulfurique concentré, faut-il verser
    a. l'acide dans l'eau ; b. l'eau dans l'acide.
  2. Compléter en écrivant le nom ou la formule : NaCl ( nom....) ; permanganate de potassium ( formule ....)
  3. Attribuer un nom à la verrerie ci-dessous en choisisssant dans la liste : pipette jaugée, ampoule à décanter, fiole à vide , modèle moléculaire de l'éthanal, pH-mètre, balance, modèle moléculaire de l'ammoniac, réfrigérant.
  4. Indiquer le nom du montage ci dessous et donner le nom de chaque élément.
  5. On dispose d'un flacon d'acide chlorhydrique du commerce dont l'étiquette porte les indications suivantes : HCl ; M=36,5 ; 34 % ; d=1,17.
    - Quelle est la concentration de la solution commerciale ?
    - On souhaite préparer 100 mL d'une solution d'acide chlorhydrique à 1 mol/L. Quel volume faut-il prélever ? Donner le mode opératoire et les consignes de sécurité.
  6. On veut réaliser à l'aide d'une lentille, l'image d'un objet sur un écran. Cette image est renversée. Quelle type de lentille utiliser ?
  7. Compléter le schéma ci-dessous :

    - Quel appareil l'oscilloscope peut-il remplacer ?

  8. Donner un nom à chaque élément numéroté. Comment un A.O est-il alimenté ?
corrigé
(4) danger pour l'environnement.

(3) corrosif.

On verse l'acide dans l'eau ; le contraire peut entraîner des projections d'acide concentré.NaCl : chlorure de sodium ;

KMnO4 : permanganate de potassium

(1) réfrigérant ; (2) fiole à vide ; (3) modèle moléculaire ammoniac ; (4) modèle moléculaire éthanal

(5) pHmètre ; (6) pipette jaugée.

montage destiné à réaliser une synthèse

(1) ampoule de coulée ; (3) réfrigérant ; (2) sortie de l'eau ; (4) entrée de l'eau ; (5) ballon ; (6) chauffe ballon

masse de 1L : 1170 g

masse d'acide pur dans 1 L: 1170*0,34 = 397,8 g

Qté de matière d'acide (mol) = masse (g) / masse molaire (g/mol) = 397,8/36,5 = 10,9 mol/L.

facteur de dilution = 10,9 / 1 = 10,9

volume de la solution mère à prélever à la pipette jaugée : 100 /10,9 = 9,2 mL

placer dans la fiole jaugée de 100 mL contenant un peu d'eau distillée

compléter jusqu'au trait de jauge avec eau distillée.

Porter des gants, des lunettes et une blouse l'acide du commerce est corrosif.

On utilise une lentille convergente ; l'objet ne doit pas se situer ente la lentille et son foyer principal objet, sinon la lentille fonctionne en loupe et l'image virtuelle ne peut être observée sur un écran.

L'oscilloscope visualise une tension et peut remplacer le voltmètre monté en dérivation.

(1) bobine inductive ; (2) condensateur ; (3) masse ; (4) résistor; (5) amplificateur opérationnel ; (6) résistance variable.

lA.O est alimenté en +15 V et - 15V ou bien +12 V et -12 V, tension continue.

Caen
  1. GBF générateur de tension variable : indiquer le nom de trois réglage de cet appareil
    - Pour vérifier le bon fonctionnement du GBF, on le règle de façon à obtenir une tension alternative sinusoïdale de fréquence 250 Hz. On relie les deux bornes de sortie du GBF à un voltmètre utilisé en mode alternatif, ainsi qu'à un oscilloscope. Au vu des schémas ci-dessous, les indications des deux appareils concordent-elles ? Justifier.
  2. On réalise le circuit suivant dans lequel R sert de protection. A quels dipôles correspondent les éléments 1 et 3 ?

    - On dispose d'une boîte qui contient trois conducteurs ohmiques dont les caractéristiques sont :
    330     W- 0,25 W ; 330 W- 0,5 W ; 330 W - 1 W ; A quoi correspondent les deux données ?
    - On souhaite faire circuler dans le circuit un courant d'intensité I= 35 mA. Quelle puissance la résistance R=330 ohms doit-elle dissiper ? Quel conducteur ohmique utiliser ?
    - Le fonctionnement de ce circuit dépend-il du sens de branchement du dipôle n° 3 ?

  3. Une lentille L1 de vergence +3d est-elle convergente ou divergente ?
    - Calculer sa distance focale ?
    - Décrire une expérience simple permettant de déterminer rapidement la distance focale d'une lentille convergente.
    - Donner deux moyens permettant de décomposer la lumière blanche.
  4. L'étiquette d'un produit chimique porte les indications suivantes :

    - Que signifie chaque pictogramme ?
    - Que signifie l'indication M=158,03 g/mol ?
    - On prépare 500 mL de solution de permanganate de potassium de concentration 0,05 mol/L. Quelle masse de solide doit-on peser ?
    - La solution de permanganate est souvent utilisée en chimie car elle possède l'une des propriété suivante : oxydante, basique, acide, réductrice.
    - On réalise une dilution au 1/100ème de la solution précédente de façon à obtenir 1 L de solution à 5 10-4 mol/L. Indiquer le protocol et préciser la verrerie nécessaire.

  5. Pour chacun des liquides suivants donner la formule chimique et la famille d'appartenance.
    - acide éthanoïque, acétone, hexane, éthanol
    - Pour réaliser la synthèse d'un ester on peut mélanger deux liquide précédent. Lesquels ?
    - Pour être réaliser en une durée convenable, la synthèse de l'ester nécessite un catalyseur et le montage suivant :

    Donner les noms des éléments numérotés.
  6. Voici une liste de techniques ou de dispositifs expérimentaux :
    1- banc Kofler ; 2-distillation ; 3- chromatographie ; 4- ampoule à décanter ; 5- spectrophotomètre ; 6-filtre Büchner ; 7 -dosage.
    Que faut-il utiliser pour :
    A- séparer deux phases liquides d'un mélange non miscible eau dichlorométhane
    B- identifier les constituants d'une huile essentielle de lavande.
    C- extraire le composé le plus volatil d'un mélange liquide
corrigé
choix de la fonction : triangulaire, sinusoïdal ou rectangulaire

choix de la fréquence (Hz)

choix de l'amplitude ( volt)

oscilloscope : valeur maximale ou amplitude Umax =0,5*2 = 1 V

période : 1 10-3 *4 = 4 10-3 s d'où la fréquence f = 1/0,004 = 250 Hz

voltmètre : il indique la valeur efficace de la tension alternative Ueff = Umax / 1,414 = 0,7 V ( accord)

(1) générateur de tension continue ; (3) diode.

330 ohms :résistance électrique

0,25 W ou 0,5 W ou 1 W est la puissance maximale (watt) que chaque résistor peut dissiper.

puissance à dissiper = résistance (ohm) / intensité (ampère) au carré

P= 330*0,035²= 0,4 W

donc il faut utiliser le conducteur 330 ohms - 0,5 watt

La diode ne laisse passer le courant que dans un seul sens : donc le fonctionnement du circuit dépend du sens de branchement de la diode

la vergence est positive, donc la lentille est convergente.

distance focale (m) = inverse de la vergence = 1/3 = 0,33 m = 33 cm

Pour déterminer rapidement l'ordre de grandeur de la distance focale on recherche l'image nette du néon situé au plafond, donnée par la lentille sur le sol . L'objet (le néon ) peut être considéré à l'infini : donc la distance lentille sol correspond à la distance focale.

La lumière blanche est décomposée par un prisme ou par un réseau.

toxicité moindre proscrire l'ingestion, l'inhalation, le contact avec la peau

comburant tenir à l'écart des combustibles, manipuler loin des flammes et des sources de chaleur.

M=158,03 g/mol masse molaire

Qté de matière permanganate de potassium ( mol) = volume (L) / concentration (mol/L) =0,5*0,05 = 0,025 mol

masse (g) = Qté de matière (mol) * masse molaire (g/mol) = 0,025*158,03 = 3,95 g.

oxydante

prélever 10 mL de la solution mère à la pipette jaugée + pipeteur

placer dans une fiole jaugée de 1L

compléter avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge.

acide carboxylique : CH3COOH ; cétone : CH3-CO-CH3.

C6H14 : alcane ; C2H5OH alcool

mélanger l'alcool et l'acide carboxylique pour obtenir un ester et de l'eau.

(1) sortie de l'eau ; (2) entrée de l'eau ; (3) réfrigérant ; (4) ballon ;(5) chauffe ballon

A- ampoule à décanter

B- chromatographie

C- distillation



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