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Corrigés de BAC

Bac Physique-Chimie

Amérique Nord 2

Dans cette vidéo, Théobald de Cidéaux explique le principe du titrage par suivi conductimétrique. Il aborde l'exemple du titrage des additifs alimentaires dans les agneaux pour éviter certaines maladies. L'éleveur administre une solution de chlorure d'ammonium à un agneau de 24 kg, et le but de l'exercice est de vérifier si sa préparation est conforme aux recommandations du site des partenaires de la production animale en France.

Le titrage conductimétrique consiste à titrer un volume donné de la solution préparée par l'éleveur avec une solution titrante d'hydroxyde de sodium, et à mesurer la conductivité de la solution pendant le processus.

La première question de l'exercice demande de déterminer si la réaction chimique entre le chlorure d'ammonium et l'hydroxyde de sodium est une réaction acido-basique ou une réaction d'oxydo-réduction. En analysant les ions NH4+ et HO-, on constate qu'il y a un transfert de protons (H+), ce qui indique qu'il s'agit d'une réaction acido-basique.

Ensuite, il est demandé de réaliser un schéma légendaire du dispositif de titrage conductimétrique. Le schéma proposé comprend une bécher, une burette graduée, une sonde reliée au conductimètre, et une potence avec un agitateur magnétique.

On nous montre ensuite une courbe obtenue à la fin du titrage, et on nous demande d'exprimer la concentration en quantité de matière de chlorure d'ammonium de la solution préparée par l'éleveur, puis de calculer sa valeur. En analysant l'équation de la réaction de titrage, on détermine que les réactifs ont été introduits en proportion stoichiométrique, ce qui permet d'établir une relation entre les quantités de matière des deux espèces chimiques. En utilisant cette relation, on détermine la concentration de la solution préparée par l'éleveur grâce aux données du titrage.

Ensuite, on nous demande de proposer un encadrement de la concentration de la solution préparée par l'éleveur en prenant en compte les incertitudes. On utilise les incertitudes absolues des différentes verreries utilisées dans le titrage pour déterminer l'incertitude absolue sur la concentration.

Enfin, on nous demande de calculer la masse de chlorure d'ammonium apportée quotidiennement par l'éleveur à l'agneau, et de comparer ce résultat à la valeur préconisée par le site des partenaires de la production animale en France. On utilise la concentration de la solution préparée par l'éleveur et la quantité de solution donnée à l'agneau pour calculer la masse de chlorure d'ammonium. On compare ensuite cette valeur à celle préconisée par le site, en prenant en compte une marge d'erreur de 10%.

L'éleveur a donc bien respecté les recommandations du site, car la masse de chlorure d'ammonium donnée à l'agneau se situe dans l'intervalle préconisé.

Bonjour à tous, c'est Théobald de Cidéaux, et dans cette vidéo, on va s'intéresser à un exercice de chimie et plus particulièrement de titrage par suivi conductimétrique. Alors dans cet exercice, on s'intéresse aux additifs alimentaires pour les agneaux. En effet, les agneaux, ils consomment beaucoup de céréales, de protéagineux, et ça, ça peut amener certaines maladies qu'on appelle léthiase urinaire ou gravelle. Et donc, on a un site, les partenaires de la production aux villes en France, qui nous dit qu'on peut ajouter quotidiennement un complément alimentaire de chlorure d'ammonium. Et ça, à raison d'environ 300 mg à 10% près par kg de masse corporelle d'agneau. Et ça, ça permet de prévenir cette maladie. Et on va s'intéresser à un éleveur qui administre, lui, chaque jour, à un agneau de 24 kg, un litre d'une solution de chlorure d'ammonium qu'il a préparée lui-même. Chlorure d'ammonium NH4+, CL-. Et nous, le but de notre exercice, c'est de vérifier que sa préparation est conforme à la préconisation du site des partenaires de la production aux villes en France. Donc pour ça, on va faire un titrage conductimétrique. On va titrer un volume VA qui vaut 10,00 ml de la solution préparée par l'éleveur, diluée avec un volume VO d'eau distillée. Et on titre tout ça par une solution titrante d'hydroxyde de sodium. Donc on nous donne ici l'équation de la réaction NH4+, plus HO-, qui donne NH3+, plus H2O. Et première question, on nous demande d'indiquer si cette transformation chimique est une réaction acido-basique ou une réaction d'oxydo-réduction. Alors, ce qu'on voit, c'est que NH4+, se transforme en NH3, donc NH4+, perd un proton H+. De même, HO-, se transforme en H2O, et donc gagne un proton H+. On voit donc qu'il y a un échange de protons, un transfert d'H+, et donc c'est bien une réaction acido-basique. Deuxième question, une question qui est hyper courante dans les exercices du bac, c'est de réaliser un schéma légendaire du dispositif de titrage conductimétrique. Bien, moi je vous propose celui-là. On fait bien attention aux différents éléments. On a notre béchère ici, on a notre burette graduée dans laquelle on met la solution titrante. Dans le béchère, on met la solution titrée. Et puis on a une sonde qui est reliée à notre conductimètre, et une sonde qui est attachée à la potence. Et potence, on fait attention, on rajoute un contrepoids à la potence, sur lequel est posé notre agitateur magnétique, qui permet de faire tourner le barreau aimanté. Si vous avez mis tous ces éléments dans votre schéma, ça devrait être bon. On nous dit qu'ensuite, à la fin du titrage, on obtient cette courbe-ci. On a titré notre solution de chlorure d'ammonium par la solution d'hydroxyde de sodium, et on a regardé la conductivité. On nous demande d'exprimer en fonction des données la concentration Ca en quantité de matière apportée de chlorure d'ammonium de la solution préparée par l'éleveur, et ensuite de calculer sa valeur. Ce qu'on veut déjà, c'est trouver l'expression de Ca, et pour ça, on regarde notre équation de titrage. NH4+, plus HO-, qui donne NH3, plus H2O. Et on sait qu'à l'équivalence, les réactifs ont été introduits en proportion stoichiométrique. Et donc, le nombre de molles de NH4+, est égal au nombre de molles de HO- à l'équivalence. Tout ça du fait des stoichiométries de 1 entre mes deux réactifs. Je transforme mes quantités de matière en concentration fois volume, donc CaVa qui vaut CbVec, et donc je peux écrire Va qui vaut CbVec sur Va. Une fois qu'on a ça, il va falloir trouver mon volume à l'équivalence pour pouvoir calculer Va. Volume à l'équivalence qui n'est pas donné. Pour ça, moi je sais que dans un titrage conduite symétrique, mon volume à l'équivalence se repère graphiquement à l'intersection des deux portions de droite. Donc on reprend notre schéma, on trace les deux droites, et à l'endroit où elles se croisent, on a notre volume à l'équivalence. On trouve un volume à l'équivalence de 14 mL. On peut faire notre application numérique. Ca, il va valoir 0,140 mol par litre. Petite remarque, on nous a dit dans l'énoncé qu'on diluait la solution titrée. Mais en fait, cette dilution ne change rien. Elle sert uniquement à immerger la sonde de conductimétrie. Ne vous faites pas avoir et ne rajoutez pas ce volume supplémentaire dans vos calculs. C'est uniquement là pour vous piéger, donc faites attention. On parle ensuite d'incertitude type sur la valeur de la concentration obtenue. C'est encore des questions qui reviennent très souvent, toutes ces questions d'incertitude. On nous demande de proposer un encadrement de la concentration de la solution préparée par l'éleveur. Nous, ce qu'on va chercher, c'est un encadrement de la forme CA moins l'incertitude relative de CA et CA plus l'incertitude relative de CA. Ca, c'est notre encadrement. Pour ça, on va avoir besoin de calculer l'incertitude absolue de UCA. Donc, UCB est donnée dans l'énoncé parce qu'on voit que UCA, pour la calculer, on a besoin de trois incertitudes absolues. UCB, UVec et UVa. Donc, UCB, on la connaît. UVec, on la connaît. Et UVa, c'est celle qu'on ne connaît pas et c'est celle qu'on a besoin de déterminer. Et pour la déterminer, on nous donne ici différentes incertitudes sur différentes verreries. Soit la burette, soit la pipette jaugée, soit l'éprouvette graduée. Et donc, la question, nous, c'est quel instrument est-ce qu'on a utilisé pour prélever ce volume VA qui vaut 10,00 millilitres ? Eh bien, du fait de la précision de ce volume, très certainement, on a dû utiliser une pipette jaugée parce que les pipettes jaugées sont très précises. Donc, on utilise une pipette jaugée et on a donc, l'énoncé nous donne, l'incertitude absolue sur ce volume qui est de 0,02 millilitres. On peut donc faire notre application numérique et on trouve l'incertitude absolue sur ma concentration qui est de 0,003 molles par litre. Attention, l'incertitude, alors ça, ce n'est pas relatif, c'est absolue, désolé. L'incertitude absolue doit avoir une précision du même ordre de grandeur que sa valeur associée. Donc, incertitude absolue. Ici, c'est bien le cas puisqu'on a à chaque fois une précision au millième de molles par litre. Donc, on a la même précision. Et donc, on peut écrire CA qui vaut 0,140, plus ou moins 0,003 molles par litre. On nous demande ensuite de déterminer la masse de chloreur d'ammonium apportée par l'éleveur quotidiennement à l'agneau et de comparer ce résultat à la valeur préconisée par le site des partenaires de la production rovine en France. Alors, ce qu'on va faire, c'est déjà déterminer la masse de chloreur d'ammonium donnée à l'agneau. Cette masse, on sait que l'éleveur donne un litre de solution par jour. Et cette solution, elle est de concentration CA. On l'a vérifiée, on a fait le titrage. Donc, on connaît la concentration de cette solution. Donc, la masse qu'il donne chaque jour à l'agneau, c'est la quantité de matière multipliée par la masse mollaire. C'est CAV fois la masse mollaire avec V qui vaut un litre, puisqu'il donne un litre de solution par jour. On peut faire l'application numérique et on obtient une masse de 7,5 grammes. La question maintenant, c'est comparer à la valeur qui est préconisée. Est-ce que c'est beaucoup ? Est-ce que ce n'est pas beaucoup ? Qu'est-ce qu'il en est ? Eh bien, voilà, c'est ce que j'ai dit. On va comparer à la valeur préconisée. On nous dit que ce qui est préconisé, c'est 300 mg à 10% près par kilogramme de masse corporelle. Eh bien, la masse préconisée pour un agneau nou de 24 kg, c'est la masse de l'agneau de l'éleveur. Eh bien, ma masse préconisée, c'est 300 mg fois la masse, fois 24 kg. Donc, 7,2 grammes. Mais attention, c'est à 10% près. Donc, à 10% près, c'est 7,2 plus ou moins 0,7 grammes. C'est les 10% de 7,2. Finalement, vu que 7,5 grammes appartient à l'intervalle 6,5-7,9, qui était mon intervalle ici, qui est l'intervalle qui est préconisé par mon site, la masse donnée à l'agneau par mon éleveur est conforme à la préconisation. Si vous avez des questions, n'hésitez pas à les poser en commentaire. J'y répondrai avec plaisir. Et puis, on se retrouve pour une prochaine vidéo.

Additif alimentaire pour les agneaux (1)

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