Dosage de l`acide phosphorique dans une - Maths
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1. un pH m tre talonn avec son lectrode fix e sur un support et trempant dans de l eau distill e une fiche mode d emploi du pH m tre une pipette jaug e de 20 0 mL un trait une poire d aspiration ou dispositif quivalent une prouvette gradu e de 100 mL du papier absorbant des lunettes de protection une pissette d eau distill e un becher de 100 mL tiquet boisson au cola dosage pH m trique un becher tiquet r cup ration des produits usag s un becher contenant une boisson au cola et tiquet boisson au cola pr te l analyse un flacon de soude tiquet soude de concentration molaire 0 02 mol L Pr voir 100 mL par candidat POSTE PROFESSEUR un appareil de chaque sorte en secours blouse en coton lunettes de protection PROTOCOLE DE PR PARATION PARTICULI RE FAIRE PAR L EXAMINATEUR AVANT LA S ANCE Une boisson au cola contient entre autres du dioxyde de carbone dissous des extraits de feuilles de coca L tiquette d une bouteille d une boisson au cola montre qu elle contient du E 150 et du E 338 Le E 338 est l acide phosphorique acide que le candidat va doser Pour ce TP le dosage a t r alis avec diff rentes boissons au cola du Coca cola du pepsi du cola de l am rican cola du HEY cola du Coca cola vanille Ne pas utiliser des boissons au cola light Ces boissons2. AU CANDIDAT DOSAGE DE L ACIDE PHOSPHORIQUE DANS UNE BOISSON AU COLA NOM et Pr nom du CANDIDAT N Date et heure valuation N poste de travail L examinateur intervient la demande du candidat ou quand il le juge opportun Y Dans la suite du document ce symbole signifie Appeler l examinateur BUT DES MANIPULATIONS Une boisson au cola contient des acides dont l acide phosphorique Cet acide est rep r sur l tiquette d une bouteille de boisson au cola par le code alimentaire europ en E 338 L objectif des manipulations et des calculs propos s est de d terminer la concentration massique de l acide phosphorique dans la boisson au cola et de v rifier que la teneur autoris e par la l gislation 0 6 g mol n est pas d pass e Le candidat dose l acide phosphorique contenu dans une boisson au cola avec de la soude titr e 0 02 mol L TRAVAIL R ALISER 1 Pr paration de la burette e Vider l eau distill e de la burette e Rincer la burette avec la soude e Remplir la burette de soude et ajuster au z ro 2 Pr paration de la prise d essai du Coca cola W Appel n 1 Faire v rifier la pr paration de la burette R aliser devant l examinateur la manipulation suivante devant l examinateur e Pr lever 20 0mL de la boisson au cola l aide de la pipette jaug e munie d un dispositif d aspiration et les verser dans le becher tiquet boisson au cola d
3. par la soude 0 1 mol L pH des esp ces On n observe pas de 3 me saut de pH car la 3 me acidit est tr s faible On s int resse au premier saut de pH Le point d quivalence E1 a comme ordonn e pHei 2 pKai pKax On remarque que connaissant le volume V1 on peut retrouver par le calcul la concentration molaire de l acide phosphorique Comme dans la solution au cola on dose aussi l acide phosphorique on appliquera le m me principe Le candidat calculera la concentration molaire de l acide phosphorique contenu dans la boisson au cola partir du 1 volume quivalent CL 16 Page 4 7 FICHE DE MAT RIEL DESTIN E L EXAMINATEUR SUJET DOSAGE DE L ACIDE PHOSPHORIQUE DANS UNE BOISSON AU COLA Lorsque le mat riel disponible dans l tablissement n est pas identique celui propos dans les sujets les examinateurs ont la facult d adapter ces propositions la condition expresse que cela n entra ne pas une modification du sujet et par cons quent du travail demand aux candidats Sauf consignes particuli res l eau distill e mentionn e globalement dans le sujet peut tre indiff remment de l eau distill e permut e ou d min ralis e PAR POSTE CANDIDAT la verrerie est propre et s che une burette de 25 mL fix e sur un support et remplie d eau distill e un agitateur magn tique un barreau aimant et une tige aimant e pour r cup rer le barreau aimant
4. ranger la verrerie
5. 1 cm 1 mL en ordonn e le pH unit graphique 1cm 1 unit de pH Vni CI 16 Page 4 4 2 Proposer par lecture graphique le volume Vg de soude n cessaire pour obtenir une solution de pH gal 4 6 3 a Calculer la concentration molaire de l acide phosphorique dans la boisson au cola On note C3 est la concentration molaire de la soude Cg 0 02 mol L V1 est le volume quivalent de soude vers e V1 est le volume de la boisson au cola pr lev i 20 mL C1 est la concentration molaire de l acide phosphorique dans la boisson au cola C CB Vri Va EE 3 b Calculer la masse d acide phosphorique contenu dans un litre de la boisson au cola On donne masse molaire de l acide phosphorique Macide 98 g mol A l aide de la relation suivante d terminer en grammes Macide la masse d acide phosphorique dans un litre de la boisson au cola Macide Ca X Macide D 4 La teneur autoris e par la l gislation est au maximum de 0 6g L La l gislation est elle respect e Justifier la r ponse 6 Rangement du poste de travail Appel n 3 Faire v rifier le rangement et rendre ce document e Mettre les lunettes e Retirer le barreau aimant l aide d une tige aimant e Le laver puis l essuyer e Rincer la burette et la remplir avec de l eau distill e e Rincer l lectrode l eau distill e puis la plonger dans le flacon de rangement rempli d eau distill e e Rincer puis
6. CL 16 Page 1 7 BACCALAUR AT PROFESSIONNEL PREUVE DE TRAVAUX PRATIQUES DE SCIENCES PHYSIQUES SUJET CL 16 Ce document comprend une fiche descriptive du sujet destin e l examinateur Pages 2 7 3 7 une fiche descriptive du mat riel destin e l examinateur Pages 4 7 5 7 une grille d valuation utilis e pendant la s ance destin e l examinateur Page 6 7 une grille d valuation globale destin e l examinateur Page 7 7 un document sujet destin au candidat sur lequel figurent l nonc du sujet ainsi que les emplacements pour les r ponses Pages 1 4 4 4 Les paginations des documents destin s l examinateur et au candidat sont distinctes CHIMIE I DOSAGE DE L ACIDE PHOSPHORIQUE DANS UNE BOISSON AU COLA CL 16 Page 2 7 FICHE DESCRIPTIVE DU SUJET DESTIN E L EXAMINATEUR SUJET DOSAGE DE L ACIDE PHOSPHORIQUE DANS UNE BOISSON AU COLA 1 OBJECTIFS Les manipulations propos es permettent de mettre en uvre et d valuer les m thodes et savoir faire exp rimentaux suivants utiliser la verrerie courante de laboratoire r aliser un protocole exp rimental respecter des r gles de s curit le compte rendu d une tude exp rimentale rendre compte d observations 2 MANIPULATIONS mat riel utilis voir fiche jointe d roulement voir sujet l ve REMARQUES ET CONSEILS Le vocabulaire u
7. contiennent aussi de l acide citrique Le dioxyde de carbone dissous peut fausser le dosage de l acide phosphorique Pour viter cet inconv nient il faut d gazer la boisson par un chauffage reflux ou par d gazage vide CL 16 Page 5 7 En respectant les consignes de s curit lunettes blouse 1 m thode chauffage reflux e _Introduire 100 mL de la boisson au cola et quelques grains de pierre ponce dans le ballon e R aliser le dispositif ci contre e Chauffer et porter bullition pendant 20 minutes Le ballon tant ouvert la colonne reflux permet par refroidissement gr ce un courant d eau froide de ramener la vapeur d eau dans la boisson au cola afin de ne pas perturber sa concentration e Laisser ensuite refroidir Boisson au cola avec quelques Chauffe grains de pierre A ballon ponce 2 m thode d gazage vide e R aliser le montage ci dessous Vers la trompe eau Boisson au cola e Agiter jusqu ce que la boisson au cola ne mousse plus CL 16 Page 6 7 BACCALAUR AT PROFESSIONNEL PREUVE DE TRAVAUX PRATIQUES DE SCIENCES PHYSIQUES GRILLE D VALUATION PENDANT LA S ANCE SUJET DOSAGE DE L ACIDE PHOSPHORIQUE DANS UNE BOISSON AU COLA NOM et Pr nom du CANDIDAT N Date et heure valuation N poste de travail Appels V rifications valuation Remplissage de la burette Ajustement du z ro Absence de bulles d air V rificat
8. ion de l utilisation du becher r cup ration des produits usag s Utilisation correcte du dispositif de Appel n 1 pipetage pipette droite appuy e sur le bord du becher Ajustage du trait de jauge Disposition correcte de l lectrode et de la burette 1 lecture du pH sur le pH m tre V rification V 1mL Appel n 2 Lecture du pH correspondant V rification V 2 mL Lecture du pH correspondant Remise en tat du poste de travail Rin age de la burette et remplissage avec de l eau distill e Appel n 3 Rin age de l lectrode et rangement ppe n de l lectrode dans le flacon d eau distill e CL 16 Page 7 7 BACCALAUR AT PROFESSIONNEL EPREUVE DE TRAVAUX PRATIQUES DE SCIENCES PHYSIQUES GRILLE D VALUATION GLOBALE SUJET DOSAGE DE L ACIDE PHOSPHORIQUE DANS UNE BOISSON AU COLA NOM et Pr nom du CANDIDAT N Date et heure valuation N poste de travail valuation pendant la s ance Chaque toile vaut 1 point Exploitation des r sultats exp rimentaux Points correctement plac s Allure de courbe trac e Lecture graphique du 1 volume quivalent 1 Calcul de la masse d acide phosphorique dans un litre de la 0 5 boisson au cola R ponse coh rente la question sur la l gislation Eo DE NOM et SIGNATURE DES EXAMINATEURS NOTE sur 20 CI 16 Page 1 4 BACCALAUR AT PROFESSIONNEL PREUVE DE TRAVAUX PRATIQUES DE SCIENCES PHYSIQUES SUJET DESTIN
9. osage pH m trique e Ajouter dans ce becher 30 mL d eau distill e l aide de l prouvette gradu e CI 16 le candidat seul 3 Pr paration du dispositif de mesure 4 Mesures Appel n 2 Faire v rifier le dispositif et effectuer la mesure du pH la porter dans le tableau suivant Arrondir la mesure du pH 0 1 Ajouter la soude pour proc der aux deux mesures suivantes du pH du tableau Arrondir les mesures de pH 0 1 Introduire dans le becher le barreau aimant propre et sec Placer le becher sur l agitateur magn tique Installer l ensemble sous la burette Rincer l lectrode du pH m tre l eau distill e l essuyer avec du papier l introduire dans le becher Le barreau aimant ne devra pas toucher l lectrode en tournant e Agiter doucement la solution l aide de l agitateur magn tique Poursuivre seul le dosage et compl ter le tableau suivant Page 2 4 Volume de soude vers e en mL 1121314145 5 55 6 165 7 7 5 pH mesur Volume de soude vers e en mL 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 pH mesur CL 16 Page 3 4 5 Exploitation des mesures Enlever les lunettes 1 Tracer le graphique pH f V repr sentant l volution du pi en fonction du volume de soude vers e pour cela on repr sente en abscisse le volume de soude unit graphique
10. tilis pour identifier la verrerie de laboratoire est rappel au candidat soit sous forme d un document pr sentant les noms de la verrerie courante soit par l interm diaire d tiquettes appos es sur la verrerie L importance des r gles de s curit en chimie lunettes blouse est rappel e oralement L importance de la remise en tat du poste de travail dans l valuation est mentionn e au candidat 3 VALUATION L examinateur qui value intervient la demande du candidat Il doit cependant suivre le d roulement de l preuve pour chaque candidat et intervenir en cas de probl me afin de lui permettre de r aliser la partie exp rimentale attendue cette intervention est prendre en compte dans l valuation valuation pendant la s ance Utiliser la grille d valuation pendant la s ance Comme pour tout oral aucune information sur l valuation ni partielle ni globale ne doit tre port e la connaissance du candidat l appel du candidat effectuer les v rifications d crites sur la grille Pour chaque v rification entourer en cas de r ussite une ou plusieurs toiles suivant le degr de ma trise de la comp tence valu e des crit res d valuation sont propos s sur la grille Le nombre total d toiles d fini pour chaque v rification pond re l importance ou la difficult des comp tences correspondantes Pour un appel l examinateur
11. value une ou plusieurs t ches Lorsque l examinateur est oblig d intervenir dans le cas d un montage incorrect ou d une manipulation erron e aucune toile n est attribu e pour cette t che valuation globale chiffr e grille d valuation globale Convertir l valuation r alis e pendant la s ance en une note chiffr e chaque toile entour e vaut 1 point Corriger l exploitation des r sultats exp rimentaux le bar me figure sur le document Attribuer la note maximale pour chacun des l ments valu s d s que la r ponse du candidat est plausible et conforme aux r sultats exp rimentaux CL 16 Page 3 7 CONSEILS L EXAMINATEUR Si le candidat n a pas appel l examinateur avant 30 minutes celui ci donnera la valeur du volume quivalent 4 COMPLEMENT D INFORMATION PRINCIPE DU DOSAGE DE L ACIDE PHOSPHORIQUE CONTENU DANS UNE BOISSON AU COLA L acide phosphorique H3PO est un triacide Sa mise en solution dans l eau conduit trois quilibres chimiques d quations bilans HPO HO gt HPO4 H O HPO4 HO gt HPO H O HPO HO gt PO H 0 Ces trois quilibres sont caract ris s par des constantes PKai z 2 1 PKa T2 PKa3 z 12 4 On remarque que La 1 acidit est relativement forte La D acidit est faible La 3 acidit est tr s faible On dose par simulation l ordinateur 10 mL d acide phosphorique 0 1 mol L
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