TP 1 : Mise en solution de l`hydrogénocarbonate de sodium Objectifs

TP 1 : Mise en solution de l'hydrogénocarbonate de sodium
Objectifs :
Etudier l'évolution de la conductivité en fonction de la concentration introduite en sel ionique Na(HCO 3).
Déterminer la constante de dissolution de Na(HCO 3).
Se familiariser avec un tableur-grapheur.
Se familiariser avec la notion d'incertitude de type B.
Travail à réaliser avant la séance :
• Constituer une fiche « La conductimétrie » dans laquelle on rappellera le principe de la mesure de la
conductivité d'une solution, la loi liant concentration et conductivité et où on expliquera l'utilité de
l'étalonnage d'un conductimètre. Cette fiche pourra être complétée au cours de la séance.
• Constituer une fiche « Préparation d'une solution par dissolution » dans laquelle on rappellera les
principales étapes du protocole et les formules permettant de déterminer la concentration molaire et
massique de la solution.
• Ecrire l'équation de dissolution de Na(HCO 3) et dresser le tableau d'avancement associé.
Travail à réaliser durant la séance :
• Rechercher dans le manuel du conductimètre la précision des mesures affichées par l'appareil. Réaliser
l'étalonnage.
• Mesurer la conductivité de l'eau distillée à la température ambiante ; inscrire le résultat de votre mesure
au tableau.
• Dans une fiole jaugée de volume V 0=50mL, préparer une solution en introduisant une masse mi
d'hydrogénocarbonate de sodium (valeur mi dépendant du binôme, voir tableau ci-dessous). Agiter cette
solution durant 5min minimum.
• Mesurer la conductivité de votre solution dans le bécher thermostaté se trouvant sur la paillasse
centrale ; inscrire le résultat de votre mesure au tableau.
Rincer soigneusement le bécher, le barreau aimanté, la cellule, le thermomètre... avant d'introduire votre
solution ; attendre que la température soit stable pour faire la mesure.
• Noter la mesure au tableau
• Analyser vos résultat en rédigeant les réponses aux questions suivantes.
Questions :
1- Comparer la conductivité mesurée pour l'eau pure à celle des autres binômes ; commenter.
2- Pourquoi tous les binômes ont utilisés le même conductimètre et le même bécher thermostaté pour
effectuer leurs mesures ?
3- Comparer la conductivité mesurée pour l'eau pure à celles mesurées pour les solutions
d'hydrogénocarbonate de sodium ; conclure.
4- Réaliser un tableau de valeurs pour reporter les différentes conductivités mesurées σi selon la
concentration molaire que l'on a cherché à dissoudre. Tracer le graphe σi=f(ci).
5- Analyser cette courbe : y a-t-il des zones de linéarité ? Comment peut-on les interpréter ?
6- Réaliser une régression linéaire sur la première portion de la coure ; tracer la droite de régression et
relever l'équation. Quelle est l'expression littérale attendue d'après la loi de Kohlrausch pour cette portion
de droite ? Quelles informations l'équation de la droite nous apporte-elle ?
7- En utilisant la deuxième portion de droite et les informations de la questions 7, déterminer la
concentration maximale en ions Na + et HCO3- à saturation.
8- Déterminer la valeur expérimentale de la constante d'équilibre K° de la réaction de dissolution à la
température du thermostat en s'aidant du document 1.
9- Evaluer l'incertitude sur votre résultat. (Document 2)
10- Déterminer l'écart relatif de votre résultat par rapport à la valeur tabulée. Commenter. (K°t ab = 1,08)
Document 1 : Constante de dissolution :
Soit la réaction de dissolution d'un sel ionique :
AB(s) = A+(aq) + B-(aq)
La constante d'équilibre de dissolution de cet équilibre se calcule en faisant le produit des concentrations
des ions lorsque la solution est saturée.
Dans le cas où les nombres stœchiométriques de la réaction sont de 1, la concentration en ion correspond
à la solubilité que l'on note s.
Document 2 : Incertitudes
Mesurage et incertitude :
Chaque résultat d'un mesurage x doit être accompagné de son incertitude δx et noté sous la forme x± δx.
Exemple d'une masse mesurée :
m=0,75g ± 0,01g
Attention à la cohérence des chiffres significatifs ! Δx doit comporter deux chiffres significatifs au
maximum (généralement un seul est suffisant), et x doit alors être donné avec le nombre de chiffres
significatifs tel que le dernier d'entre eux corresponde au dernier chiffre de δx.
On peut parler aussi d'incertitude relative :
δ m 0,01
=
=0,013 = 1,3%
m 0,75
Dans cette séance de TP, on parle d'incertitude de type B, c'est à dire que chaque mesure est réalisée une
seule fois. L'estimation de δx n'est donc pas faite par une approche statistique mais elle est réalisée à
partir de données fournies par le constructeur de l'appareil mais également à partir de considérations
expérimentales, par exemple quand on constate une certaines instabilité de l'affichage, ou quand on pense
avoir commis une maladresse en utilisant un instrument. Elle est donnée sous forme absolue δx ou bien
δx
relative
. Veillez à ne pas confondre les 2.
x
(Les incertitudes de type A sont les incertitudes de répétabilité, c'est à dire quand on recommence
plusieurs fois la même mesure, dans le but de prendre la moyenne.)
Propagation des incertitudes :
Dans ce TP, vous préparez des solutions à partir de masses et de volumes mesurés. La concentration
réellement obtenue est donc incertaine.
Elle est déterminée à partir de produit ou de quotient d'autres grandeurs. Vous devez donc utiliser la
formule suivante :
λ× x 1 x 2
Si y=
où λ est une constante précisément connue et x i des grandeurs soumises à
x3 x4
l'incertitude, on montre que :
√
2
2
2
2
δx
δx
δx
δx
δy
= ( 1 ) +( 2 ) +( 3 ) +( 4 )
y
x1
x2
x3
x4
Document 3 : Ecart relatif :
L'écart relatif traduit, sous forme de pourcentage, l'écart entre la valeur expérimentale d'une grandeur x exp
et la valeur tabulée (que l'on trouve dans les livres) x tab de cette grandeur :
∣x − x ∣
er= exp tab ×100 (en pourcent )
x tab
Marieke Bonnaffé-Moity/ PCSI Chimie / Mercredi 10/09 (13h30-17h30)
Par binomes :
1 conductimètre + notice
une fiole 50mL
1 spatule
1 coupelle de pesée
1 entonnoir
1 pissette d'eau distillée
1 bécher 100mL
Au bureau :
Hydrogénocarbonate de sodium Na(HCO3) (100g minimum)
balances x4
1 conductimètre
1 bécher 100mL
1 bain thermostaté
1 thermomètre
Un verre à pied
1 pissette eaux distillée
Solution étalon pour conductimètre : KCl à 10-1 mol/L ( 200mL)
6 ordinateurs portables ou accès à la salle info