Activité expérimentale 2 du chapitre 5 (1ºS) : Quelle teneur en cuivre dans une pièce d’un centime de dollar américain ?








télécharger 27.27 Kb.
titreActivité expérimentale 2 du chapitre 5 (1ºS) : Quelle teneur en cuivre dans une pièce d’un centime de dollar américain ?
date de publication21.12.2016
taille27.27 Kb.
typeDocumentos
l.21-bal.com > loi > Documentos
Activité expérimentale 2 du chapitre 5 (1ºS) : Quelle teneur en cuivre dans une pièce d’un centime de dollar américain ?

  1. PROBLÉMATIQUE

penny-obverse.png

La pièce d‘ un centime de dollar américain (« one cent » ou » penny ») est constituée par du zinc métallique plaqué de cuivre.

On souhaite déterminer par une méthode spectrophotomètrique le pourcentage massique de cuivre dans cette pièce.




  1. DOCUMENTS

Document 1 : préparation préliminaire réalisée par le professeur (voir vidéo).

On place dans un bécher 5 pièces de 1 centime de Dollar et on y ajoute avec précaution, sous la hotte, 50 mL de solution concentrée d’acide nitrique [H+(aq) + NO3-(aq)]. Lorsque les pièces sont totalement oxydées on verse le contenu du bécher dans une fiole jaugée de volume VS = 500,0 mL et on complète avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge. On note S la solution bleue obtenue.

L’équation de la réaction de la solution d’acide nitrique avec le métal cuivre de la pièce est :

3 Cu(s) + 8 H+(aq) + 2 NO3-(aq)  3 Cu2+(aq) + 4 H2O(l) + 2 NO(g)

L’acide nitrique est en large excès.

N.B. La solution contient aussi des ions Zinc (Zn2+) provenant de la réaction entre la solution d’acide nitrique et le zinc métallique de la pièce. Les ions Zn2+ sont incolores en solution aqueuse.

Document 2 : matériel mis à disposition


  • solution S préparée par le professeur (voir document 1)

  • solution mère S0 de sulfate de cuivre [Cu2+(aq) + SO42-(aq)] de concentration C0 = 5,0 x 10-1 mol.L-1.

  • burette graduée sur support ;

  • fiole jaugée de 50,0 mL ;

  • pissette d’eau distillée ;

  • 2 béchers de 100 mL ;

  • 1 compte goutte ;

  • un ordinateur avec le logiciel tableur « Excel » ;

  • un spectrophotomètre et ses cuves ;

  • une balance électronique  à 0,01 g ;

  • verre à pied.



Document 3 : loi de Beer-Lambert

Á une longueur d’onde donnée l’absorbance A d’une espèce chimique en solution suffisamment diluée est proportionnelle à la concentration molaire C de cette espèce et à l’épaisseur l de la solution traversée. Cela constitue la loi de Beer-Lambert :

A = .l.C

Avec A absorbance sans unité,  coefficient d'extinction molaire en L.mol-1.cm-1, l en cm et C en mol.L-1.

N.B :

Sil = Cte alors la loi de Beer-Lambert s’écrit : A = k. C où k est une constante qui s’exprime en L.mol-1 (avec A sans unité et C en mol.L-1)

Document 4 : donnée

Masse molaire atomique du cuivre : M(Cu) = 63,5 g.mol-1

Document 5 : spectre d’absorption d’une solution d’ions cuivre Cu2+ (concentration 7,5 x 10-3 mol.L-1)



couleur absorbée

violet

bleu

vert

jaune

orange

Rouge

longueur d’onde d’absorption (nm)

400-424

424-491

491-575

575-585

585-647

647-850

couleur complémentaire

jaune-vert

jaune

pourpre

bleu

vert-bleu

bleu-vert



  1. TRAVAIL À RÉALISER

Couleur de la solution S

  1. Justifier la couleur bleue des solutions S et S0.

Préparation de solutions étalons

  1. Proposer à votre professeur un protocole permettant de préparer Vi = 50,0 mL de solution fille étalon Si de concentration Ci à partir de la solution mère S0 de sulfate de cuivre [Cu2+(aq) + SO42-(aq)] de concentration C0 = 5,0 x 10-1 mol.L-1(voir tableau ci-dessous). Après accord de votre professeur, préparer la solution Si.

Groupe

1

2

3

4

5

6

Solution fille étalon Si à préparer

S1

S2

S3

S4

S5

S6

Concentration Ci de la solution fille Si (en mol.L-1)

C1=1,5x10-2

C2=3,0x10-2

C3=4,5x10-2

C4=7,5x10-2

C5=11x10-2

C6=14x10-2

Absorbance A



















Mesure des absorbances des solutions étalons et de la solution S

  1. Quelle longueur d’onde de travail doit-on choisir pour le spectrophotomètre afin de mesurer au mieux les absorbances des solutions Si et de la solution S ?

  2. Mesurer les absorbances des solutions étalons Si et compléter le tableau ci-avant.

  3. Attention la solution S est acide ! Prendre pour sa manipulation les précautions de sécurité qui s’imposent. Mesurer l’absorbance de la solution S (celle obtenue à partir des 5 pièces de un centime de dollar) : AS = …………………..

Exploitation des mesures

  1. Á l’aide du tableur Excel tracer la courbe A=f(Ci). Á l’aide de l’outil « courbe de tendance » déterminer son équation et le coefficient de détermination R2. La loi de Beer-Lambert est-elle vérifiée ? On considèrera que le modèle mathématique de la droite est satisfaisant si R2≥0,98.

  2. Imprimer la courbe A=f(Ci) Déterminer la concentration CS en ions cuivre de la solution S d’abord par une méthode graphique puis en utilisant l’équation de la courbe A=f(Ci).

Réponse à la problématique

  1. Déterminer le plus précisément possible la masse d’une pièce de un centime de dollar (proposer un protocole à votre professeur et le réaliser après avoir obtenu son accord).

  2. En utilisant le document 1 montrer que la quantité d’ions cuivre Cu2+ (en mol) présente dans la solution S est égale à la quantité de cuivre métallique Cu (en mol) présente dans les cinq pièces de un centime de dollar.

  3. Répondre à la problématique.

Page sur 3


similaire:

Activité expérimentale 2 du chapitre 5 (1ºS) : Quelle teneur en cuivre dans une pièce d’un centime de dollar américain ? iconActivité 1(chapitre 6): Détermination du pourcentage massique de...

Activité expérimentale 2 du chapitre 5 (1ºS) : Quelle teneur en cuivre dans une pièce d’un centime de dollar américain ? iconTHÈme 4 chapitre 3 : la gouvernance economique mondiale depuis 1975
«arme nucléaire» protectionniste et provoquent un protectionnisme dramatique pour les économies. Fixe le dollar comme monnaie de...

Activité expérimentale 2 du chapitre 5 (1ºS) : Quelle teneur en cuivre dans une pièce d’un centime de dollar américain ? iconL’Assemblée nationale a délibéré et adopté en sa séance du 13 avril...

Activité expérimentale 2 du chapitre 5 (1ºS) : Quelle teneur en cuivre dans une pièce d’un centime de dollar américain ? iconLa pièce de réemploi, une vraie dimension dans le monde des travaux publics

Activité expérimentale 2 du chapitre 5 (1ºS) : Quelle teneur en cuivre dans une pièce d’un centime de dollar américain ? iconCorrigé du module sur la loi de Gresham
«la bonne pièce de 5 francs en argent» a rapidement disparu de la circulation, on en a fait notamment des bijoux dernier cri, dans...

Activité expérimentale 2 du chapitre 5 (1ºS) : Quelle teneur en cuivre dans une pièce d’un centime de dollar américain ? iconBibliographie b La constitution d’une philosophie américaine : idéalisme et pragmatisme
«Philosophie» et «américain», pour nous Européens, et surtout Français, semblent deux termes largement incompatibles. Cette séance...

Activité expérimentale 2 du chapitre 5 (1ºS) : Quelle teneur en cuivre dans une pièce d’un centime de dollar américain ? iconRésumé Ce texte est une version mise à jour d’une contribution à...

Activité expérimentale 2 du chapitre 5 (1ºS) : Quelle teneur en cuivre dans une pièce d’un centime de dollar américain ? iconUne pièce d’Eric Beauvillain

Activité expérimentale 2 du chapitre 5 (1ºS) : Quelle teneur en cuivre dans une pièce d’un centime de dollar américain ? iconActivite – suite chapitre 6

Activité expérimentale 2 du chapitre 5 (1ºS) : Quelle teneur en cuivre dans une pièce d’un centime de dollar américain ? iconComment isoler une piece du bruit ?








Tous droits réservés. Copyright © 2016
contacts
l.21-bal.com