Exercice III. Le sel dans les larmes artificielles (6,5 points)

Exercice III - Spécialité. LE SEL DANS LES LARMES ARTIFICIELLES (4 points)
Bac S Métropole rattrapage 09/2011
http://labolycee.org
Les larmes artificielles vendues dans le commerce peuvent être fabriquées à
partir d'une solution aqueuse de chlorure de sodium.
Elles sont fréquemment utilisées en ophtalmologie pour rincer les yeux
puisque leur teneur en sel (ou chlorure de sodium NaCl) est équivalente à
celle trouvée dans les larmes naturelles. On les trouve sous forme de doses
stériles de 5,0 mL à usage unique.
L'objectif de cet exercice est de vérifier, par deux méthodes différentes,
la composition indiquée par le fabricant sur les doses de larmes
artificielles. Les deux parties de cet exercice sont indépendantes. Données :
> L'équation de la réaction chimique de dissolution du chlorure de
sodium dans l'eau s'écrit :
NaCl(s) = Na+(aq) + Cl((aq)
> à la température ambiante, la dissolution est totale aux
concentrations utilisées ;
> masses molaires : M (Na) = 23,0 g.mol(1 M (Cl) = 35,5 g.mol(1.
Dans le cas des solutions diluées, la conductivité ( des solutions
s'exprime selon la relation
[pic] , ou [Xi] représente la concentration de l'espèce ionique Xi en
solution et (i la conductivité molaire ionique de cette espèce. 1. Titrage des ions chlorure par réaction avec des ions argent
On introduit dans un erlenmeyer :
- 5,0 mL de larmes artificielles (une dose) ;
- 20 mL d'eau distillée ;
- 4 gouttes d'une solution de chromate de potassium (2 K+ + CrO42(),
indicateur de fin de réaction. On remplit une burette graduée avec une solution de nitrate d'argent (Ag+ +
NO3() de concentration
C0 = 5,00 ( 10(2 mol.L(1.
On verse progressivement cette solution de nitrate d'argent dans
l'erlenmeyer tout en agitant le mélange.
La réaction entre les ions argent et les ions chlorure conduit à la
formation d'un précipité blanc. L'équation de cette réaction correspondant
au titrage est :
Ag+(aq) + Cl ((aq) = AgCl(s) Le précipité blanc qui apparaît dans un premier temps s'intensifie au fur
et à mesure des ajouts. À partir d'un volume VE = 15,5 mL, l'indicateur de
fin de réaction donne un précipité rouge brique indiquant l'équivalence. 1.1. Faire un schéma légendé du dispositif de titrage en précisant toutes
les solutions utilisées.
1.2. Calculer la quantité de matière n(Cl () d'ions chlorure présents dans
une dose de 5,0 mL de larmes artificielles.
1.3. Calculer la masse m(NaCl) de chlorure de sodium dissous contenu dans
une dose de larmes artificielles et la comparer à celle indiquée sur
l'étiquette par le fabricant.
2. Dosage par étalonnage du chlorure de sodium dans les doses de larmes
artificielles
On dispose de dix solutions aqueuses de chlorure de sodium de différentes
concentrations molaires C pour lesquelles on a mesuré leur conductivité (.
Les résultats, regroupés dans le tableau ci-dessous, ont permis de tracer
le graphe ( = f ( C ) qui représente l'évolution de la conductivité des
solutions aqueuses de chlorure de sodium en fonction de leur concentration
(FIGURE A6 DE L'ANNEXE). N° de la solution |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 |9 |10 | |Concentration molaire C
(mmoI.L(1) |1,0 |2,0 |3,0 |4,0 |5,0 |6,0 |7,0 |8,0 |9,0 |10,0 |
|Conductivité de la solution ? (mS.cm(1) |0,125 |0,255 |0,360 |0,447 |0,576
|0,702 |0,816 |0,919 |1,03 |1,10 | | On dilue par un facteur 20 la solution des larmes artificielles. La valeur
mesurée de la conductivité de la solution S ainsi obtenue est de 0,880
mS.cm(1. 2.1. Décrire le protocole détaillé permettant de préparer 50 mL de solution
N°1 à partir de la solution N°5 supposée en quantité suffisante. 2.2. La FIGURE A6 DE L'ANNEXE tirée de l'expérience montre que l'on peut
modéliser l'évolution des conductivités des solutions par une droite
d'équation ( = k.C dans le domaine étudié. 1. Dans le cas des solutions diluées, exprimer la conductivité ( d'une
solution aqueuse de chlorure de sodium en fonction des concentrations
et des conductivités molaires ioniques de chaque espèce chimique
présente en solution.
2. Sachant que la dissolution du chlorure de sodium dans l'eau est
totale, montrer que l'expression précédente est en accord avec
l'écriture ( = k.C.
2.3. Déterminer la concentration molaire C en chlorure de sodium dans la
solution diluée S. 2.4. Calculer la masse m(NaCl) de chlorure de sodium dissous dans une dose
de larmes artificielles et la comparer à celle indiquée sur l'étiquette par
le fabricant. 2.5. Pourquoi a-t-on mesuré la conductivité d'une solution de larmes diluée
par un facteur 20 et non par un facteur 10 ?
ANNEXE À RENDRE AVEC LA COPIE ANNEXE DE L'EXERCICE III DE SPÉCIALITÉ
-----------------------
Composition d'une dose
Chlorure de sodium 0,045 g
Eau purifiée 5,0 mL
Solution de chlorure de
sodium : à 0,9 % en masse
Extrait de l'étiquette d'un
fabricant de larmes artificielles