1ère Gle - Spécialité SPC - DST n°1 - Correction La notation tient compte de la rédaction, du vocabulaire utilisé, de la qualité de la présentation et de l’orthographe. Les réponses doivent être justifiées. Les calculs doivent être précédés d’une expression littérale. Les 4 exercices proposés sont indépendants, peuvent être traités dans un ordre différent. L’utilisation de la calculatrice est autorisée. MESURE EXPÉRIMENTALE DU VOLUME MOLAIRE Mg H2 . Pour s’assurer que tout le magnésium ait réagi, on conseille un mélange de 7 c m de magnésium en ruban avec 100 m L d’acide −1 chlorhydrique à 0,50 m ol . L . Il se forme 1 m ol de gaz pour 1 m ol de magnésium disparu. La réaction entre un acide et du magnésium forme du dihydrogène A la fin de la réaction, le volume de dihydrogène recueilli est V (H2) = 70 m L. Données : Masse linéique (masse par unité de longueur) du ruban de magnésium : 1,0 g . m−1. Masse molaire du magnésium : M (Mg) = 24,3 g . m ol −1 1. Calculer la quantité initiale n1 d’acide chlorhydrique. La quantité initiale d’acide est : C1 = n1 V1 ⟺ n1 = C1 ⋅ V1 Où V1 représente le volume d’acide chlorhydrique introduit et matière) de l’acide chlorhydrique utilisé. A.N. : n1 = 0,50 × 100 .10−3 2. C1 la concentration molaire ( concentration en quantité de n1 = 5,0 .10−2 m ol ⟺ Déterminer la quantité n 2 de magnésium introduite. Pour 7 c m = 7,0 .10−2 m de ruban de magnésium, la masse de magnésium est : m (Mg) = 7,0 .10−2 (m) × 1,0 (g . m−1) ⟺ m (Mg) = 7,0 .10−2 g La quantité de magnésium introduite : n (Mg) = n 2 = Où M (Mg) est la masse molaire du magnésium. A.N. : n2 = 7,0 .10−2 24,3 Mg(s) 2019 - 2020 + 2 H +(aq) ⟶ M (Mg) n 2 = 2,9 .10−3 m ol ⟺ L’équation de la réaction chimique observée est : m (Mg) Mg 2+ (aq) Page 1 sur 5 + H2 (g) [email protected] 1ère Gle - Spécialité SPC - DST n°1 - Correction 3. Dresser un tableau d’avancement, puis justifier la donnée : « Il se forme disparu. » 10−3 m ol 2 H +(aq) 1 m ol de gaz pour 1 m ol de magnésium ⟶ Mg 2+ H2 (g) Avancement Mg(s) x =0 2,9 50 0 0 Etat intermédiaire x 2,9 − x 50 − 2 ⋅ x x x Etat final xf 2,9 − xf 50 − 2 ⋅ xf xf xf Etat initial + (aq) + La réaction est totale, « tout le magnésium ait réagi ». dans ce cas l’avancement maximal est égal à l’avancement final : x ma x = x f. Il est évident que le réactif limitant est le magnésium, il se forme donc autant de dihydrogène gazeux en quantité de matière qu’il y avait de magnésium à l’état initial. Les cœfficients stœchiométriques étant égaux à forme 1 4. m ol de gaz pour 1 m ol de magnésium disparu. » 1 , « Il se Calculer la valeur du volume molaire dans les conditions de cette expérience. Le réactif limitant est le magnésium. Dans ce cas : Il se forme donc : 2,9 − x f = 0 ⟺ x f = 2,9 .10−3 m ol n (H2) = x f ⟺ n (H2) = 2,9 .10−3 m ol Le volume molaire se calcule par la relation : n (H2) = Avec V (H2) −3 = 70 m L = 70 .10 V (H2) Vm ⟺ Vm = V (H2) n (H2) L, le volume de dihydrogène recueilli : 70 .10−3 Vm = ⟺ Vm = 24 L . m ol −1 2,9 .10−3 DOPAGE AU SALBUTAMOL Le salbutamol est une molécule que l’on trouve en particulier dans la Ventoline pour le traitement de l’asthme. Sa formule chimique est C13 H21 NO3. Chez les sportifs, il améliore la ventilation et permet une meilleure résistance à l’effort. Christopher Froome, par exemple, est un cycliste asthmatique qui a été soupçonné d’utilisation excessive de son médicament. Son usage est donc réglementé et sa concentration en masse ne 1,0 m g . L−1 lors d’une analyse d’urine. Pour −1 Christopher Froome, on a trouvé une valeur de 3,35 μ m ol . L . doit pas dépasser 1. Calculer la masse molaire du salbutamol. La masse molaire du salbutamol est : M (C13 H21 NO3) = 13 ⋅ M (C ) + 21 ⋅ M (H ) + M (N ) + 3 ⋅ M (O) A.N. : M (C13 H21 NO3) = 13 × 12,0 + 21 × 1,0 + 14,0 + 3 × 16,0 Données : Masses molaires en g . m ol 2019 - 2020 −1 :C : 12,0 ; H : 1,0 Page 2 sur 5 ⟺ ; M (C13 H21 NO3) = M = 239,0 g . m ol −1 N : 14,0 ; O : 16,0 [email protected] 1ère Gle - Spécialité SPC - DST n°1 - Correction En déduire la concentration t en masse de salbutamol donnée par l’analyse de l’urine. 2. La concentration en quantité de matière de salbutamol est donnée par la relation : C La quantité de matière n en salbutamol est donnée par la relation : n= La concentration t en masse de salbutamol est donnée par la relation : t = d’où : t = A.N. : 3. m V ⟺ t = 3,35 .10−6 × 239,0 ⟺ Christopher Froome risque-t-il une sanction ? La concentration en masse de salbutamol est inférieure à 1,0 t = m M = ⟺ n V m =n⋅M m V n⋅M V ⟺ t =C⋅M t = 8,01 .10−4 g . L−1 t = 8,01 10−4 g . L−1 = 0,801 m g . L−1 . Cette concentration est m g . L−1, Christopher Froome ne risque donc pas de sanction. UN DOSAGE DE PROTÉINES PARTICULIER MÉTHODE DE BRADFORD En biochimie, la méthode de Bradford est une méthode d’analyse spectroscopique utilisée pour mesurer la concentration des protéines en solution. La méthode de Bradford repose sur une relation affine (droite affine) entre l’absorbance et la masse d’une espèce chimique colorée en solution, et ce pour un intervalle de valeurs. L’expérience est réalisée à 595 n m (couleur bleue) en présence de bleue de Coomassie. Comme pour tout dosage par spectrophotométrie, il faut au préalable effectuer un étalonnage. On prépare 5 tubes contenant des masses croissantes de protéines et on mesure l’absorbance à 595 1. n m. Masses (µg) 0 2 4 6 8 Absorbance 0,10 0,33 0,57 0,81 1,09 Tracer la courbe d’étalonnage de l’absorbance en fonction de la masse. 2019 - 2020 Page 3 sur 5 [email protected] 1ère Gle - Spécialité SPC - DST n°1 - Correction 2. L’absorbance de la solution étudiée est de 0,62. A quelle masse de protéines cela correspond-il ? Graphiquement on détermine, compte tenu de la précision du graphique on en déduit que la masse correspondant à une absorbance de 0,62 est d’environ m = 4,3 μg. En utilisant l’équation de la droite, on trouve une masse : A = 0,123 ⋅ m + 0,088 3. ⟺ m= A − 0,088 0,123 ⟺ Sachant que le volume prélevé de solution étudiée est de exprimée en g . L −1 m= 0,62 − 0,088 0,123 ⟺ m = 4,3 μg 10,0 μ L , en déduire la concentration t en masse de protéine . La concentration t en masse de protéine est donnée par la relation : t = A.N. : t = 4,3 .10−6 10 .10−6 m V t = 0,43 g . L−1 ⟺ ECHELLE DE TEINTES On dispose d’une solution de diiode dont on ne connaît pas la concentration et d’une autre de cocentration en 2,00 .10−2 m ol . L−1. A l’aide d’une pipette jaugée, on prélève 2,0 m L de la solution de diiode dont la concentration est connue qu’on verse dans une fiole jaugée de 20,0 m L et on complète avec de l’eau distillée. On réalise à nouveau cette opération avec des volumes de 4,0 m L , 6,0 m L et 8,0 m L de diiode. On verse ces quantité de matière de diiode connue à solutions dans quatre tubes à essai. 1. Calculer les concentrations en quantité de matière de diiode dans les quatre premiers tubes. Présenter vos résultats dans un tableau. La concentration en quantité de matière de diiode dans les 4 premiers tubes se calcule à partir du facteur de dilution : C F = mere Cf ille ⟺ D’où : F= n Vpipette n Vf iole Vf iole Cmere = Cf ille Vpipette Avec : F= ⟺ Vf iole Vpipette Cf ille = Cmere ⋅ ⟺ Vf iole Cmere = Cf ille Vpipette Vpipette Vf iole Cmere = 2,00 .10−2 m ol . L−1 Vf iole = 20,0 m L Il vient : Vpipette (m L) −1 (m m ol . L ) Cfille ⟺ Tube 1 Tube 2 Tube 3 Tube 4 2,0 4,0 6,0 8,0 2,0 4,0 6,0 8,0 La solution de concentration à déterminer est trop concentrée, sa couleur ne correspond pas aux tubes test. A l’aide d’une pipette jaugée, on prélève 10,0 m L de la solution inconnue que l’on verse dans une fiole jaugée de 25,0 m L. On ajoute de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge. On verse la solution obtenue dans le 5ème tube à essai. 2019 - 2020 Page 4 sur 5 [email protected] 1ère Gle - Spécialité SPC - DST n°1 - Correction 2. −1 Par comparaison de couleurs, estimer la concentration C en m ol . L de diiode dans le 5ème tube à essai. Par comparaison des couleurs la concentration en quantité de matière de diiode dans le 5ème tube à essai est comprise entre C2 3. = 4,0 .10−3 m ol . L−1 et C3 = 6,0 .10−3 m ol . L−1. En déduire alors la concentration en diiode dans la solution initiale. La concentration en diiode dans la solution de départ est comprise entre : Cmin = C2 ⋅ Vdilue Vconcentre ⟺ Cmin = 4,0 .10−3 × 25,0 10 ⟺ Cmin = 10 .10−3 m ol . L−1 Cma x = C3 ⋅ Vdilue Vconcentre ⟺ Cmin = 6,0 .10−3 × 25,0 10 ⟺ Cmin = 15 .10−3 m ol . L−1 et Cette concentration est donc comprise entre : 10 m m ol . L−1 2019 - 2020 < C < Page 5 sur 5 15 m m ol . L−1 [email protected]
