DESCRIPTIF DE SUJET DESTINE AU PROFESSEUR

1 Acad mie d Orl ans-Tours Laurence Dagousset 1 1S Th me : Comprendre ECE : PREPARATION DE SOLUTIONS DESCRIPTIF DE SUJET DESTINE AU PROFESSEUR Comp tences exigibles du Coh sion et transformations de la mati re laborer et r aliser un protocole de pr paration d une solution ionique de concentration donn e en ions. Relation avec d'autres disciplines : l'anglais (pr ambule du programme). Travail sur les incertitudes li es la mesure (lien avec le programme de TS). T ches r aliser par le candidat Dans ce SUJET on demande au candidat de : S approprier 4 documents. Proposer un protocole pour fabriquer une solution par dissolution et par dilution. Pr parer une solution plus concentr e pour mesurer une masse avec une pr cision correcte, puis diluer cette solution pour parvenir la concentration massique requise.

2 Comp tences valu es Coefficients respectifs Cette preuve permet d' valuer les comp tences : S approprier (APP) ; coefficient 1 Analyser (ANA) ; coefficient 3 R aliser (REA) ; coefficient 2 Pr paration du poste de travail Pr caution de s curit : Manipuler le permanganate de potassium solide avec des gants. Pr voir : Un flacon de r cup ration pour les solutions de permanganate de potassium. Des gants. Des balances pr cises au 100 me de gramme. Une solution 0,25 vers e dans un tube essai muni d un bouchon pour comparaison. D roulement de l preuve Gestion des diff rents appels Minutage conseill : APP (10 min conseill es) ANA (25-30 min) REA (20 min) Il est pr vu 4 appels obligatoires de la part du candidat. Lors de l appel 1, l examinateur v rifie que le candidat a su synth tiser l information utile dans les documents Lors de l appel 2, l examinateur v rifie que le candidat sait proposer un protocole de pr paration de solution par dissolution.

3 Lors de l appel 3, l examinateur v rifie que le candidat a compris que la balance n tait pas adapt e la masse peser, et qu il lui faut pr parer une solution plus concentr e puis la diluer. Il v rifie galement que le candidat sait proposer un protocole pour pr parer une solution par dilution. Lors de l appel 4 et en continu, l examinateur v rifie la r alisation des solutions. Le PROFESSEUR observe le candidat en continu. Dans la partie r aliser le PROFESSEUR est attentif la fa on dont le candidat volue dans l environnement du laboratoire, organise son poste de travail, utilise le mat riel avec pertinence, respecte les proc dures et les r gles de s curit . Acad mie d Orl ans-Tours Laurence Dagousset 2 Remarques Le SUJET peut tre rallong . Dans une partie 5 (v rification de la concentration massique), il est possible de faire une partie o l on aura trac une courbe A = f (C) 525 nm pour une gamme de solutions de permanganate de potassium et l on pourra alors faire mesurer l l ve les deux absorbances (la sienne et celle pr par e l avance) pour en d duire les deux concentrations (+ ventuellement un calcul d cart relatif).

4 L cart relatif d une valeur exp rimentale par rapport une valeur th orique s exprime en pourcentage et est donn par la formule : 100 CCCth oth oexp Le SUJET dure alors 1h25 et les comp tences suppl mentaires valu es sont alors du domaine REA (10 min) et VAL (15min). Acad mie d Orl ans-Tours Laurence Dagousset 3 LISTE DE MAT RIEL DESTIN E AUX PROFESSEURS ET AU PERSONNEL DE LABORATOIRE 1. Pour chaque poste Paillasse l ves : (x 9 groupes + 1 secours) Un tube essai muni d un bouchon Environ 2 g de permanganate de potassium flaconn Une spatule fine Un sabot de pes e 3 b chers de 50 mL forme haute Une fiole de 100,0 mL Deux fioles de 50,0 mL Une pipette droite (plastique ou non) Une pipette de 5 mL Une pipette de 10 mL Une pipette gradu e de 0 5 mL Une propipette Des gants et lunettes de s curit (si non pr sents dans la salle) Du parafilm ou un bouchon pour les deux fioles Une pissette d eau distill e remplie Un tube essai ferm contenant la solution 0,25 Du papier filtre Du papier d essuyage Paillasse PROFESSEUR : La solution pr par e l avance (0,25 ) Documents mis disposition des l ves : Fiche technique de la balance c t de la balance (avec l incertitude sur la masse pes e si possible ; sinon, prendre 1 digit soit 0,01 g) 2.

5 Particularit s du SUJET , conseils de mise en uvre La s ance dure une heure (55 min + rotations) Acad mie d Orl ans-Tours Laurence Dagousset 4 NONC DESTIN AU CANDIDAT Comp tences travaill es (capacit s et attitudes) : APP : extraire des informations utiles d un texte. ANA : concevoir un protocole exp rimental ; d finir les conditions d utilisation des instruments de mesure. REA : suivre un protocole ; ma triser des gestes techniques. CONTEXTE Vous tes tudiant en chimie et vous venez de vous engager dans une ONG. Vous allez partir en Afrique ! Votre mission consiste, entre autres, aider les populations d plac es par les conflits utiliser l eau avec le moins de d sagr ments possible. Vous allez emporter du permanganate de potassium et vous devrez montrer comment pr parer des solutions qui permettent de d sinfecter les fruits et l gumes.

6 Les pastilles d eau de Javel seront r serv es la d sinfection des eaux de boisson. Avant de partir, vous souhaitez pr parer une solution de permanganate de potassium exacte dans votre laboratoire, afin de vous familiariser visuellement la couleur de ces solutions tr s dilu es car vous n aurez pas forc ment sur vous le mat riel n cessaire ces pr parations une fois l -bas. DOCUMENTS A VOTRE DISPOSITION Document 1 : D apr s Wikip dia Le permanganate de potassium est un sel inorganique de formule chimique KMnO4. A l' tat solide, il se pr sente sous la forme de cristaux violets. Lorsqu'il est dissous dans l'eau, il forme une solution aqueuse violette. C'est un compos sans odeur, et au go t amer. Sa masse molaire est M = 158,0 C est un r actif oxydant aux multiples propri t s : R : 8 (Favorise l'inflammation des substances combustibles) R : 22 (Nocif en cas d'ingestion) R : 50/53 (Tr s toxique pour les organismes aquatiques, et peut entra ner des effets n fastes long terme sur l'environnement aquatique) S : 2 (Conserver hors de la port e des enfants) S : 60 (Eliminer le produit et son r cipient comme un d chet dangereux) S : 61 (Eviter le rejet dans l'environnement) Document 2 : extrait de En solution dilu e le permanganate de potassium est utilis pour le traitement de l eau, notamment pour oxyder le fer et le mangan se dans les eaux souterraines.

7 C est aussi un d sinfectant 0,25 g par litre, utilis pour laver les l gumes dans les pays tropicaux. Dans les proc d s de traitement des eaux potables, il peut tre utilis mais n cessite des filtres d limination de dioxyde de mangan se et la couleur et le go t amer du permanganate font que les proc d s l ozone et aux UV lui sont pr f r s. APP ANA REA 20 Acad mie d Orl ans-Tours Laurence Dagousset 5 Par contre les aquariophiles recommandent le traitement p riodique au permanganate de potassium dilu pour nettoyer les algues, liminer les cyanobact ries, champignons et vers qui se forment sur les parois et graviers des aquariums (en ayant videmment trouv loger ailleurs les poissons r sidents !). Comme tous les oxydants puissants, il faut manipuler le permanganate de potassium avec pr caution, l inhalation, le contact prolong avec la peau et l ingestion des cristaux solides sont dangereux.

8 En solution concentr e, il colore la peau et le linge en formant des taches violettes qui brunissent avec le temps et s enl vent difficilement. Par contre, en solution dilu e, c est un bon d sinfectant. En pharmacie, on peut le trouver sous forme de sachets de 0,25 g qui, dilu s dans 1 L d eau, forment une solution pour les bains de bouche, un d sinfectant pour les mains, le nettoyage des plaies. On trouve galement le permanganate de potassium dans l eau de Dakin. Document 3 : d apr s Preventions of Cholera Cholera is usually transmitted through contaminated water or food. Outbreaks can occur in any part of the world where water supply, sanitation, food safety, and hygiene are inadequate. Drink only boiled water or water that has been treated with chlorine or iodine. Make sure all vegetables are cooked properly, avoid salads. Avoid foods and beverages from street vendors. Check for proper sanitation and water purification systems.

9 Vegetables and fruits must be washed with solution of potassium permanganate g/L. Outbreak = pid mie To occur = se produire Supply = fourniture To avoid = viter Vegetables = l gumes Document 4 : Extrait de manuels de mesure et incertitude L incertitude relative sur une grandeur mesur e M est gale 100)( MMUo U(M) repr sente l incertitude sur la grandeur M. TRAVAIL A EFFECTUER 1. Questions pr liminaires (10 minutes conseill es) A l aide des documents, expliquer bri vement pourquoi l utilisation du permanganate de potassium ne peut tre qu une solution d urgence et pourquoi elle n est pas utilis e pour l eau de boisson.. Indiquer la concentration massique de la solution de permanganate de potassium utilis e pour d sinfecter les fruits et l gumes et pr ciser les cons quences possibles d un cart de concentration.. Pr ciser les consignes de s curit appliquer lors de cette manipulation.

10 Acad mie d Orl ans-Tours Laurence Dagousset 6 .. APPEL N 1 Appeler le PROFESSEUR pour lui pr senter les r ponses 2. Protocole de pr paration de la solution (10 minutes conseill es) Vous souhaitez pr parer, par dissolution, 50,0 mL d une solution S1 de permanganate de potassium destin e au lavage des fruits et l gumes. Indiquer le protocole pour pr parer cette solution, pr ciser la masse peser.. 3. Adaptation du protocole au mat riel disponible (20 minutes conseill es). Compte tenu du mat riel mis votre disposition, vous parait-il possible de r aliser directement cette solution avec une pr cision correcte ? JUSTIFIER la r ponse par un calcul d incertitude relative.. Etant donn qu il est indispensable de pr parer une solution de concentration relativement proche de la concentration pr conis e, proposer un nouveau protocole, adapt au mat riel disponible.