Sujet Bac France Juin 2000

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I ) Le grand accélérateur national d'ions lourds (5,5 points)

II ) Histoire de pendules (5,5 points)

III ) Synthèse d'un savon (4 points)

IV ) Solubilité du phénol (5 points)

IV ) Les eaux minérales (5 points) (spe)

 

France Juin 2000 - I ) Le grand accélérateur national d'ions lourds :

 

 

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France Juin 2000 - II ) Histoire de pendules :

 

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France Juin 2000 - III ) Synthèse d'un savon :

 

 

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France Juin 2000 - IV ) Solubilité du phénol :

 

 

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France Juin 2000 - IV ) Les eaux minérales :(spe)

 

On se propose, au cours d’une séance d’activités expérimentales, d’identifier trois eaux minérales et de réaliser le dosage des ions chlorure d’une des eaux minérales.

 

Données :

Les tests, utilisés dans la question 1, permettant l’identification des ions chlorure, sulfate, hydrogénocarbonate (ou bicarbonate) et calcium, présents en concentration suffisante, sont donnés dans le tableau suivant. tableau n°I :

Test :
réactif et observation

Nom de l'ion identifié

Test complémentaire éventuel :
nature du test et observation

Réactif : nitrate d'argent
Observation : précipité blanc

Ion chlorure ou ion sulfate

Ajout d'acide nitrique afin d'avoir un pH < 3 : dissolution du précipité de sulfate d'argent ; le précipité de chlorure d'argent persiste

Réactif : chlorure de baryum.
Observation : précipité blanc

Ion sulfate

 

Réactif : acide chlorhydrique
Observation : dégagement gazeux

Ion hydrogénocarbonate

 

Réactif : oxalate d'ammonium.
Observation : précipité blanc

Ion calcium

 

 

Masse molaire atomique : MCl = 35,5 g.mol.L-1 .

Couples acide-base :       CO2 , H2O / HCO3- : pKa1 = 6,2 ;

                                      HCO3- / CO32-         : pKa2 = 10,2.

 

Le tableau n° II ci-dessous donne, pour trois eaux minérales, la concentration massique volumique exprimée en mg.L-1 pour les ions étudiés ainsi que le pH de l’eau (indications lues sur les étiquettes).

 

eau minérale n°1

eau minérale n°2

eau minérale n°3

Ion chlorure

 

8,4

235

Ion sulfate

1479

6,9

138

Ion hydrogénocarbonate

403

65,3

2989

Ion calcium

555

9,9

103

pH

7,0

7,0

6,8

 

Lors de la séance d’activités expérimentales, on dispose de trois flacons identifiés A, B et C, et contenant chacun l’une des eaux minérales du tableau n°II.

On se propose de retrouver, pour chaque flacon, l’eau minérale qu’il contient. Pour cela on effectue différents tests pour chacune des eaux contenues dans les flacons.

 

Les tests sont réalisés en prenant 3 mL d’eau minérale et 1 mL de réactif. Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau suivant :

 

tableau n°III.

Réactif

Flacon A :
observations

Flacon B:
observations

Flacon C :
observations

Solution de nitrate d’argent (0,1 mol.L-1)

abondant précipité blanc

abondant précipité blanc

très léger précipité blanc

Test complémentaire : ajout d’acide nitrique

précipité moins abondant.

disparition du précipité.

pas de modification.

Solution de chlorure de baryum (0,5 mol.L-1)

léger précipité blanc

abondant précipité blanc

pas de précipité visible

Solution d’acide chlorhydrique (5 mol.L-1)

dégagement gazeux

pas de dégagement gazeux visible

pas de dégagement gazeux visible

Solution d’oxalate d’ammonium (0,1 mol.L-1)

précipité blanc en quantité moyenne

abondant précipité blanc

pas de précipité visible

 

1 ) Identification des eaux minérales.

1.1) Placer, sur un axe des pH, les domaines de prédominance des acides et des bases des deux couples faisant intervenir l’ion hydrogénocarbonate HCO3- .

Justifier le fait que, dans le tableau n° II, l’ion carbonate CO32-  n’apparaisse pas.

1.2) Lorsque le test des ions hydrogénocarbonate est positif, on a un dégagement gazeux (voir tableau n°I ).

Ecrire l’équation-bilan de la réaction qui se produit. Nommer le gaz formé.

1.3) Déduire du tableau n° III, en justifiant les réponses, la nature des ions ayant été mis en évidence dans chacun des flacons A, B et C.

1.4) Identifier, en justifiant les réponses, l’eau minérale présente dans chacun des flacons A, B et C (on utilisera le tableau II, les résultats de la question précédente et les commentaires du tableau n° III relatifs à l’abondance des précipités ou du dégagement gazeux observés).

 

2 ) Dosage des ions chlorure dans l’eau minérale n°3.

2.1) L'eau minérale n°3 est une eau gazeuse. Avant de réaliser le dosage des ions chlorure, il faut dégazer cette eau.

Nommer un procédé permettant de réaliser cette opération (aucun schéma n’est demandé).

2.2) Le dosage des ions chlorure est réalisé par la méthode de Mohr:

- on introduit, dans un erlenmeyer, un volume V0 = 50,0 mL de l’eau minérale n°3 et 10 gouttes d’une solution aqueuse de chromate de potassium;

- on ajoute, peu à peu, dans l’erlenmeyer, une solution aqueuse de nitrate d’argent de concentration molaire volumique c = 2,5.10-2 mol.L-1 .

Le mélange est en agitation permanente, un précipité blanc se forme, de plus en plus abondant, puis on observe la formation d’un précipité rouge persistant; on relève alors le volume de la solution aqueuse de nitrate d’argent ajouté V = 13,3 mL. A l’apparition du précipité rouge (chromate d’argent), dû à la réaction entre les ions argent et les ions chromate (CrO42-), on considère que tous les ions chlorure, initialement présents dans le volume V0 de l’eau minérale, ont réagi avec tous les ions argent introduits en versant le volume V de la solution de nitrate d’argent.

2.2.a) Ecrire l’équation-bilan de la réaction donnant le précipité blanc.

2.2.b) Déterminer la concentration massique volumique des ions chlorure dans l’eau n°3

 

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