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Une boisson au cola comporte l'équivalent de 22 ... - physiquepovo

Corrigé devoir n°8 de chimie. Exercice 1 : ..... Un litre de coca-cola contient l' équivalent de 22 morceaux de sucre (saccharose de formule brute C12H22O11).




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Corrigé devoir n°8 de chimie

Exercice 1 :
L’homéopathie (du  HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Grec_ancien" \o "Grec ancien" grec hómoios, « similaire » et páthos, «  HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Souffrance" \o "Souffrance" souffrance » ou «  HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Maladie" \o "Maladie" maladie ») est une médecine non conventionnelle, mise en place par l’Allemand Samuel Hahnemann en 1796.
Cette médecine repose sur le « principe de similitude » qui stipule qu’un malade peut être soigné en lui administrant à très petites doses une substance entrainant, chez une personne saine, des symptômes similaires à ceux de la maladie qui l’affecte. Il est alors possible de connaître le symptôme que soigne une substance à faible dose en observant les symptômes qu'elle déclenche à forte dose chez l'individu sain.
Ainsi, la  HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Quinine" \o "Quinine" quinine extraite de l'écorce du quinquina (arbuste originaire d’Amérique du sud) provoque, à forte dose, une intoxication accompagnée de  HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fi%C3%A8vre" \o "Fièvre" fièvre.
Mais l'absorption de «China Rubra 15CH», médicament homéopathique à base de quinine, aide à soigner certaines fièvres.
Pour fabriquer ce médicament, on prépare une solution concentrée appelée « teinture mère » en dissolvant 6,48g de quinine de formule brute C20H24N2O2 dans 50,0mL d’éthanol (alcool présent dans toutes les boissons alcoolisées).
Puis on prélève 1,0mL de cette solution et on le dilue 100 fois dans l’éthanol pour obtenir une première solution fille notée 1CH.
On prélève 1,0mL de cette solution 1CH et on le dilue à nouveau 100 fois dans l’éthanol pour obtenir une solution 2CH.
Et ainsi de suite jusqu’à obtenir une solution 15CH. Après chaque  HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Dilution_(chimie)" \o "Dilution (chimie)" dilution la préparation est secouée énergiquement, ce qui lui permettrait de conserver ses effets pharmacologiques malgré des dilutions importantes.

Délimite les deux paragraphes de ce texte et donne un titre à chacun d’eux.
Paragraphe A ( origine et principe de l’homéopathie
Paragraphe B ( la fabrication d’un médicament homéopathique : China Rubra 15CH

Sur quel principe repose l’homéopathie ?
L’homéopathie repose sur le principe de similitude : une substance chimique qui, utilisée à forte dose, déclenche un symptôme (mal de tête, fièvre,…) chez un individu en bonne santé, est capable de guérir un autre individu qui présente le même symptôme si elle est administrée à faible dose.

Quels sont le soluté et le solvant utilisés pour préparer le médicament «China Rubra 15CH» ?
Soluté : quinine solvant : alcool (éthanol)

Montre que la masse molaire de la quinine est 324g.mol–1.
M(C20H24N2O2) = 20xM(C) + 24xM(H) + 2xM(N) + 2xM(O) = 20x12+24x1+2x14+2x16 = 324g.mol–1

Calcule le nombre de môles de quinine présentes dans le volume V=50,0mL de teinture mère préparée, et montre que la concentration en soluté apporté de cette solution est C=0,400mol.L–1.
L’énoncé nous dit que l’on a dissout m=6,48g de quinine dont la masse molaire est M(C20H24N2O2) =324g.mol–1 dans 50,0mL d’éthanol donc : n(quinine) = m/M = 6,48/324 = 2,0.10–2mol
C= n(quinine) /V(solution)= 2,0.10–2/50,0.10–3 = 0,400mol.L–1

Quel est le facteur de dilution pour chaque dilution effectuée ? Déduis-en le volume de solution fille préparée à chaque fois.
L’énoncé nous dit que : « on prélève 1,0mL de cette solution et on le dilue 100 fois dans l’éthanol » donc le facteur de dilution est égal à 100.
Volume de solution fille préparé = volume de solution mère prélevé x facteur de dilution = 1,0 x 100 = 100mL

Décris le protocole permettant d’effectuer cette dilution en nommant le matériel utilisé.

Verser la solution mère dans un bécher

Rincer une pipette jaugée de volume V1=1,0 mL avec cette solution mère , puis la remplir jusqu’au trait de jauge.

Verser le contenu de cette pipette dans une fiole jaugée de volume V2=100mL préalablement rincée à l’eau distillée, et à moitié remplie d’eau.

Boucher la fiole jaugée et la retourner plusieurs fois pour homogénéiser la solution obtenue.

Ajouter de l’eau distillée à la pissette pour terminer au niveau du trait de jauge.

Boucher la fiole jaugée et la retourner plusieurs fois pour homogénéiser la solution obtenue.

Fais les schémas annotés nécessaires pour illustrer ce protocole. Voir cours ou TP

Calcule les concentrations des solutions notées 1CH, puis 2CH.
D’après la question 5 ci-dessus, la concentration en soluté apporté de la solution mère est C0=0,400=4,00.10–1mol.L–1
Donc, puisque la solution fille 1CH correspond à une dilution par un facteur 100, sa concentration est C1=C0/100
soit C1=4,00.10–1/100=4,00.10–3mol.L–1. De même, pour la solution 2CH , C2=C1/100=4,00.10–5mol.L–1

La concentration de la solution finale 15CH est égale à 4,00.10–31mol. L–1. Combien y a-t-il de môle de quinquina dans le volume V=100mL préparé ? Cela correspond à combien de molécules ? conclue.
n(quinquina) = C x V = 4,00.10–31 x 0,100 = 4,00.10–32mol avec 1mol = 6,02.1023 molécule
le nombre de molécule de quinquina est donc égal à 4,00.10–32 x 6,02.1023 = 2,41.10–10 molécule
Ceci est très inférieur à une molécule !
Or il est impossible de couper une molécule lorsqu’on fait une dilution… autant dire qu’il ne reste plus du tout de quinquina dans le médicament vendu.
Ceci explique pourquoi la médecine traditionnelle ne reconnaît pas l’homéopathie.
Les homéopathes pensent pour leur part que le fait d’agiter énergiquement la solution obtenue après chaque dilution permet au solvant (ici l’éthanol) de « mémoriser » la présence du soluté (ici le quinquina) en conservant une structure ordonnée des molécules qui le constituent les unes par rapport aux autres.

Exercice 2 :
Qu’est-ce qu’une môle en chimie ?
On appelle môle un ensemble d’atomes, de molécules ou d’ions identiques contenant 6,02.1023 atomes, molécules ou
ions. Le symbole de la môle est mol .

Qu’appelle-t-on le « nombre d’Avogadro » et comment a été choisie sa valeur : 6,02.1023 mol–1 ?
Le nombre d’Avogadro NA = 6,02.1023 mol–1 correspond au nombre d’entités (atomes,…) présents dans une môle.
Sa valeur a été choisie de façon à ce que la masse d’une môle d’un atome de symbole X s’exprime en mol. L–1 par la même valeur que le nombre de nucléon A dans son noyau.

L’aluminium a pour symbole Al. Quelle est la constitution de cet atome ? 13 protons, 14 neutrons, 13 électrons
Quelle est sa masse molaire ? M(Al) = 27g.mol–1

Calcule la masse d’un atome d’aluminium de deux façons différentes.
Masse d’un atome = masse molaire / NA = 27 / 6,02.1023 = 4,5.10–23g
Masse d’un atome = masse d’un nucléon x nombre de nucléons dans le noyau = 1,67.10–27 x 27 = 4,5.10–26 kg

Combien y a-t-il d’atomes de chlore dans une mole de chlorure d’aluminium de formule brute AlCl3.
Dans une molécule de AlCl3 il y a 3 atomes de chlore
Donc dans 1 mol de AlCl3 il y a 3 x 6,02.1023 = 1,81.1024 atomes de chlore

Pourquoi la masse molaire de certains éléments chimiques n’est-elle pas un nombre entier ?
par exemple M(Cl) =35,5g.mol–1.
La masse molaire d’un élément chimique est une moyenne sur l’ensemble des isotopes qui constituent cet élément chimique. Par exemple pour l’élément chlore (75% de Cl et 25% de Cl) : M(Cl) = 35,5 g.mol–1


Exercice 3 :
Un litre de coca-cola contient l'équivalent de 22 morceaux de sucre (saccharose de formule brute C12H22O11).
Dans un paquet de 1kg de sucre en morceaux il y a 4 rangées de 14 morceaux de sucre et cela sur 3 couches.
1-     Calcule la masse molaire moléculaire du sucre C12H22O11. M(C12H22O11) = (12x12)+(22x1)+(11x16) = 342g.mol–1

2-     Combien y a-t-il de morceaux de sucre dans un  paquet de 1kg ? 4 x 14 x 3 = 168 morceaux de sucre dans une boite

3-     Montre que la masse d'un morceau de sucre est environ m = 6,0g .
La masse de 168 morceaux de sucre est égale à 1kg soit 1000g. La masse d’un sucre est donc : 1000/168 = 5,95g

Détermine le nombre de moles de sucre dans un morceau.
n(sucre) = m / M = 5,95 / 342 = 1,74.10–2 mol

5-     Calcule la concentration molaire du saccharose dans le coca-cola.
La masse de 22 morceaux de sucre est m = 22 x 5,95 = 131g dans 1L de boisson
ce qui correspond à un nombre de mol de sucre : n(sucre) = 22 x1,74.10–2 = 0,38mol
La concentration molaire du saccharose dans le coca-cola est donc C = n / V = 0,38 / 1 = 0,38 mol.L–1

DONNEES : Masses molaires atomiques :  M(C) = 12     M(O) = 16     M(N) =14 M(H) =1 en g.mol-1
Nombre d’Avogadro : NA = 6,02.1023 mol–1
Masse d’un nucléon (proton ou neutron) : m = 1,67.10–27kg
27
13

A

B

!

A
Z

35
17

37
17


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