| Fondamental | Supplémentaire |
|---|---|
| 1 Nommer le matériel approprié pour la mesure du temps, de la température, de la masse et du volume, y compris : (a) chronomètres (b) thermomètres (c) balances (d) burettes (e) pipettes jaugées (f) cylindres gradués (g) seringues à gaz | |
| 2 Suggérer les avantages et inconvénients des méthodes et du matériel expérimentaux | |
| 3 Décrire : (a) un solvant comme une substance qui dissout un soluté (b) un soluté comme une substance qui est dissoute dans un solvant (c) une solution comme un mélange d'un ou plusieurs solutés dissous dans un solvant (d) une solution saturée comme une solution contenant la concentration maximale d'un soluté dissous dans le solvant à une température spécifiée (e) un résidu comme une substance qui reste après évaporation, distillation, filtration ou tout processus similaire (f) un filtrat comme un liquide ou une solution qui a passé à travers un filtre |
Techniques expérimentales et analyse chimique
Chimie IGCSE · Sujet 12
13:26
Techniques expérimentales
On vous remet une poudre blanche inconnue et une solution incolore. Sans étiquettes. Comment découvrir ce qu'elles sont ? La chimie vous offre une boîte à outils de détective : ajoutez…
Narration en anglais · Sous-titres anglais + 中文 incrustés
12.1
Conception expérimentale
Programme
Source : Programme Cambridge International
Matériel
Vous devez savoir quel instrument utiliser pour chaque mesure :
| Mesure | Instrument |
|---|---|
| temps | chronomètre 秒表 |
| température | thermomètre 温度计 |
| masse | solde 天平 |
| volume (précis) | burette 滴定管 ou pipette jaugée 移液管 |
| volume (approximatif) | éprouvette 量筒 |
| volume de gaz | seringue à gaz 注射器 |
Mots clés
Ces mots sont utilisés tout au long de la chimie pratique :
- Un solvant 溶剂 est une substance qui dissout un soluté.
- Un soluté 溶质 est la substance qui se dissout dans le solvant.
- Une solution 溶液 est un mélange d'un ou plusieurs solutés dissous dans un solvant.
- Une solution saturée 饱和溶液 contient la quantité maximale de soluté pouvant se dissoudre à une température donnée.
- Un résidu 残渣 est la substance laissée après évaporation, distillation ou filtration.
- Un filtrat 滤液 est le liquide qui a traversé un filtre.
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Route de conception d'expérience
Suivez un essai équitable de la question à une conclusion fiable.
Vocabulaire
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| Anglais | Chinois | Pinyin |
|---|---|---|
| stop-watch/stɒp wɒtʃ/ | 秒表 | miǎo biǎo |
| thermometer/θɜːˈmɒmɪtə/ | 温度计 | wēn dù jì |
| balance/ˈbæləns/ | 天平 | tiān píng |
| burette/bjʊəˈret/ | 滴定管 | dī dìng guǎn |
| volumetric pipette/ˌvɒljuːˈmetrɪk pɪˈpet/ | 移液管 | yí yè guǎn |
| measuring cylinder/ˈmeʒərɪŋ ˈsɪlɪndə/ | 量筒 | liáng tǒng |
| gas syringe/ɡæs sɪˈrɪndʒ/ | 注射器 | zhù shè qì |
| solution/səˈluːʃn/ | 溶液 | róng yè |
| saturated solution/ˈsætʃəreɪtɪd səˈluːʃn/ | 饱和溶液 | bǎo hé róng yè |
| residue/ˈresɪdjuː/ | 残渣 | cán zhā |
| filtrate/ˈfɪltreɪt/ | 滤液 | lǜ yè |
12.2
Titrages acido-basiques
Programme
| Fondamental | Supplémentaire |
|---|---|
| 1 Décrire un titrage acide-base incluant l'utilisation d'une : (a) burette (b) pipette jaugée (c) indicateur approprié | |
| 2 Décrire comment identifier le point final d'un titrage à l'aide d'un indicateur |
Source : Programme Cambridge International
Un titrage 滴定 permet de déterminer le volume exact d'une solution qui réagit avec une autre.
- Utilisez une pipette jaugée pour mesurer un volume fixe d'une solution dans un erlenmeyer.
- Ajoutez quelques gouttes d'un indicateur 指示剂 approprié.
- Ajoutez l'autre solution depuis une burette, lentement, jusqu'à ce que la couleur change légèrement.
Le point d'équivalence 终点 est le moment où l'indicateur change de couleur, indiquant que la réaction est exactement terminée. Vous lisez la burette pour connaître le volume ajouté.
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Titrages acido-basiques
Sauts de pH au point d'équivalence
Suivez le pH alors que la base est ajoutée — il saute brutalement à travers la neutralité au point d'équivalence.
Vocabulaire
Entrainer
| Anglais | Chinois | Pinyin |
|---|---|---|
| titration/taɪˈtreɪʃn/ | 滴定 | dī dìng |
| indicator/ˈɪndɪkeɪtə/ | 指示剂 | zhǐ shì jì |
| end-point/end pɔɪnt/ | 终点 | zhōng diǎn |
12.3
Chromatographie
Programme
| Fondamental | Supplémentaire |
|---|---|
| 1 Décrire comment la chromatographie sur papier est utilisée pour séparer des mélanges de substances colorées solubles, en utilisant un solvant approprié | 3 Décrire comment la chromatographie sur papier est utilisée pour séparer des mélanges de substances incolores solubles, en utilisant un solvant approprié et un agent révélateur La connaissance d'agents révélateurs spécifiques n'est pas requise |
| 2 Interpréter des chromatogrammes simples pour identifier : (a) des substances inconnues par comparaison avec des substances connues (b) des substances pures et impures | 4 Énoncer et utiliser l'équation pour $R_{\text{f}}$ : $$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance travelled by substance}}{\text{distance travelled by solvent}}$$ |
Source : Programme Cambridge International
La chromatographie sur papier 纸色谱法 sépare un mélange de substances solubles. On dépose une tache du mélange près du bas du papier, puis on place le papier dans un solvant. À mesure que le solvant monte sur le papier, les substances se déplacent à des distances différentes, ce qui les sépare.
- Pour les substances colorées, vous pouvez voir les taches directement.
- Pour les substances incolores, vous devez pulvériser un révélateur 显色剂 pour faire apparaître les taches.
Le papier fini est un chromatogramme 色谱图. Vous pouvez l'utiliser pour :
- identifier une substance inconnue en la comparant à des substances connues ;
- vérifier si une substance est pure (une substance pure ne donne qu'une seule tache).
Vous pouvez également calculer la valeur $R_{\text{f}}$ d'une tache :
$$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$$
Exemple résolu. Sur un chromatogramme, le front de solvant a monté 8.0 cm par rapport à la ligne de base, et une tache s'est déplacée de 6.0 cm. Trouvez sa valeur $R_{\text{f}}$.
$$R_{\text{f}} = \frac{6.0}{8.0} = 0.75$$
Les deux distances sont mesurées à partir de la ligne de départ (la ligne au crayon), et la distance de la tache est prise jusqu'au centre de la tache. Une valeur $R_{\text{f}}$ n'a pas d'unité, et elle est toujours inférieure à 1, car une tache ne peut jamais parcourir plus de distance que le solvant qui la transporte - une réponse supérieure à 1 signifie que les deux distances ont été divisées dans le mauvais sens.
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Route de chromatographie
Observez un mélange se séparer alors que le front de solvant avance.
Vocabulaire
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| Anglais | Chinois | Pinyin |
|---|---|---|
| solvent/ˈsɒlvənt/ | 溶剂 | róng jì |
| solute/ˈsɒljuːt/ | 溶质 | róng zhì |
| paper chromatography/ˈpeɪpə krəʊməˈtɒɡrəfi/ | 纸色谱法 | zhǐ sè pǔ fǎ |
| locating agent/ləʊˈkeɪtɪŋ ˈeɪdʒənt/ | 显色剂 | xiǎn sè jì |
| chromatogram/krəʊˈmætəɡræm/ | 色谱图 | sè pǔ tú |
12.4
Séparation et purification
Programme
| Fondamental | Supplémentaire |
|---|---|
| 1 Décrire et expliquer les méthodes de séparation et de purification utilisant : (a) un solvant approprié (b) filtration (c) cristallisation (d) distillation simple (e) distillation fractionnée | |
| 2 Suggérer des techniques appropriées de séparation et de purification, compte tenu des informations sur les substances impliquées | |
| 3 Identifier des substances et évaluer leur pureté en utilisant des informations sur les points de fusion et d'ébullition |
Source : Programme Cambridge International
Vous choisissez une méthode en fonction du mélange :
| Méthode | Utilisée pour séparer |
|---|---|
| dissolution dans un solvant approprié, puis filtration 过滤 | un solide insoluble d'un liquide |
| cristallisation 结晶 | un solide soluble de sa solution |
| distillation simple 蒸馏 | un solvant (le liquide) d'une solution |
| distillation fractionnée 分馏 | deux liquides ou plus avec des points d'ébullition différents |
Vous pouvez vérifier la pureté d'une substance en utilisant son point de fusion 熔点 et son point d'ébullition 沸点 : une substance pure fond et bout à des températures fixes et précises, tandis que les impuretés abaissent le point de fusion et élèvent le point d'ébullition.
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Travail pratique : méthode de séparation
Choisir la méthode adaptée au mélange.
Vocabulaire
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| Anglais | Chinois | Pinyin |
|---|---|---|
| filtration/fɪlˈtreɪʃn/ | 过滤 | guò lǜ |
| crystallisation/ˌkrɪstəlaɪˈzeɪʃn/ | 结晶 | jié jīng |
| simple distillation/ˈsɪmpl dɪstɪˈleɪʃn/ | 蒸馏 | zhēng liú |
| fractional distillation/ˈfrækʃənl dɪstɪˈleɪʃn/ | 分馏 | fēn liú |
| melting point/ˈmeltɪŋ pɔɪnt/ | 熔点 | róng diǎn |
| boiling point/ˈbɔɪlɪŋ pɔɪnt/ | 沸点 | fèi diǎn |
12.5
Identifier les ions et les gaz
Programme
| Fondamental | Supplémentaire |
|---|---|
| 1 Décrire les tests pour identifier les anions : (a) carbonate, $\text{CO}_3^{2-}$, par réaction avec un acide dilué puis test pour le dioxyde de carbone gazeux (b) chlorure, $\text{Cl}^-$, bromure, $\text{Br}^-$, et iodure, $\text{I}^-$, par acidification avec de l'acide nitrique dilué puis ajout de nitrate d'argent aqueux (c) nitrate, $\text{NO}_3^-$, réduction avec du papier d'aluminium et de l'hydroxyde de sodium aqueux puis test pour l'ammoniac gazeux (d) sulfate, $\text{SO}_4^{2-}$, par acidification avec de l'acide nitrique dilué puis ajout de nitrate de baryum aqueux (e) sulfite, $\text{SO}_3^{2-}$, par réaction avec du permanganate de potassium(VII) aqueux acidifié | |
| 2 Décrire les tests utilisant l'hydroxyde de sodium aqueux et l'ammoniaque aqueuse pour identifier les cations aqueux : (a) aluminium, $Al^{3+}$ (b) ammonium, $NH_4^+$ (c) calcium, $Ca^{2+}$ (d) chrome(III), $Cr^{3+}$ (e) cuivre(II), $Cu^{2+}$ (f) fer(II), $Fe^{2+}$ (g) fer(III), $Fe^{3+}$ (h) zinc, $Zn^{2+}$ | |
| 3 Décrire les tests pour identifier les gaz : (a) ammoniac, $NH_3$, à l'aide de papier litmus humide rouge (b) dioxyde de carbone, $CO_2$, à l'aide d'eau de chaux (c) chlore, $Cl_2$, à l'aide de papier litmus humide (d) hydrogène, $H_2$, à l'aide d'une allumette allumée (e) oxygène, $O_2$, à l'aide d'une allumette incandescente (f) dioxyde de soufre, $SO_2$, à l'aide de permanganate de potassium(VII) aqueux acidifié | |
| 4 Décrire l'utilisation d'un test de flamme pour identifier les cations : (a) lithium, $Li^+$ (b) sodium, $Na^+$ (c) potassium, $K^+$ (d) calcium, $Ca^{2+}$ (e) baryum, $Ba^{2+}$ (f) cuivre(II), $Cu^{2+}$ |
Source : Programme Cambridge International
Tests pour les anions
Un anion 阴离子 est un ion négatif.
| Anion | Test | Résultat |
|---|---|---|
| carbonate 碳酸盐 ($\text{CO}_3^{2-}$) | ajouter de l'acide dilué | effervescence ; le gaz trouble l'eau de chaux (dioxyde de carbone 二氧化碳) |
| chlorure 氯化物 ($\text{Cl}^-$) | ajouter de l'acide nitrique 硝酸 dilué, puis nitrate d'argent 硝酸银 | précipité blanc |
| bromure 溴化物 ($\text{Br}^-$) | ajouter de l'acide nitrique dilué, puis nitrate d'argent | précipité crème |
| iodure 碘化物 ($\text{I}^-$) | ajouter de l'acide nitrique dilué, puis nitrate d'argent | précipité jaune |
| nitrate 硝酸盐 ($\text{NO}_3^-$) | ajouter du aluminium 铝 foil et hydroxyde de sodium 氢氧化钠, chauffer | dégagement de l'ammoniac 氨气 gazeux |
| sulfate 硫酸盐 ($\text{SO}_4^{2-}$) | ajouter de l'acide nitrique dilué, puis nitrate de baryum 硝酸钡 | précipité blanc |
| sulfite 亚硫酸盐 ($\text{SO}_3^{2-}$) | ajouter du permanganate de potassium(VII) 高锰酸钾 acidifié | la couleur violette disparaît |
Tests pour les cations
Un cation 阳离子 est un ion positif. Ajouter de l'hydroxyde de sodium aqueux, ou de l'ammoniaque aqueuse, et observer le précipité 沉淀 formé.
| Cation | Avec hydroxyde de sodium | Avec ammoniaque aqueuse |
|---|---|---|
| aluminium ($\text{Al}^{3+}$) | blanc, se dissout en excès | blanc, reste |
| ammonium 铵 ($\text{NH}_4^+$) | dégagement de gaz ammoniacal quand on chauffe | — |
| calcium 钙 ($\text{Ca}^{2+}$) | blanc, reste | pas de précipité |
| chromium(III) 铬 ($\text{Cr}^{3+}$) | vert, se dissout en excès | vert, reste |
| cuivre(II) 铜 ($\text{Cu}^{2+}$) | bleu clair, reste | bleu clair, se dissout en bleu foncé |
| fer(II) 铁 ($\text{Fe}^{2+}$) | vert, reste | vert, reste |
| fer(III) ($\text{Fe}^{3+}$) | rouge-brun, reste | rouge-brun, reste |
| zinc 锌 ($\text{Zn}^{2+}$) | blanc, se dissout en excès | blanc, se dissout en excès |
Tests pour les gaz
| Gaz | Test | Résultat |
|---|---|---|
| ammoniaque ($\text{NH}_3$) | papier litmus 石蕊 humide rouge | devient bleu |
| dioxyde de carbone ($\text{CO}_2$) | faire passer dans l'eau de chaux 石灰水 | trouble |
| chlore 氯气 ($\text{Cl}_2$) | papier litmus humide | blanchi |
| hydrogène 氢气 ($\text{H}_2$) | une allumette allumée | brûle avec un craquement |
| oxygène 氧气 ($\text{O}_2$) | une allumette éteinte | se rallume |
| dioxyde de soufre ($\text{SO}_2$) | permanganate de potassium(VII) acidifié | la couleur violette disparaît |
Tests de flamme
Un test de flamme 焰色试验 identifie certains cations métalliques par la couleur qu'ils donnent à une flamme :
| Cation | Couleur de la flamme |
|---|---|
| lithium 锂 ($\text{Li}^+$) | rouge |
| sodium 钠 ($\text{Na}^+$) | jaune |
| potassium 钾 ($\text{K}^+$) | lilas (violet) |
| calcium ($\text{Ca}^{2+}$) | orange-rouge |
| baryum 钡 ($\text{Ba}^{2+}$) | vert clair |
| cuivre(II) ($\text{Cu}^{2+}$) | bleu-vert |
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Travail pratique : test des ions et des gaz
Associer les observations aux ions ou gaz présents.
Vocabulaire
Entrainer
| Anglais | Chinois | Pinyin |
|---|---|---|
| anion/ˈænaɪən/ | 阴离子 | yīn lí zi |
| carbonate/ˈkɑːbəneɪt/ | 碳酸盐 | tàn suān yán |
| carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ | 二氧化碳 | èr yǎng huà tàn |
| chloride/ˈklɔːraɪd/ | 氯化物 | lǜ huà wù |
| nitric acid/ˈnaɪtrɪk ˈæsɪd/ | 硝酸 | xiāo suān |
| silver nitrate/ˈsɪlvə ˈnaɪtreɪt/ | 硝酸银 | xiāo suān yín |
| bromide/ˈbrəʊmaɪd/ | 溴化物 | xiù huà wù |
| iodide/ˈaɪədaɪd/ | 碘化物 | diǎn huà wù |
| nitrate/ˈnaɪtreɪt/ | 硝酸盐 | xiāo suān yán |
| aluminium/ˌæljʊˈmɪnɪəm/ | 铝 | lǚ |
| sodium hydroxide/ˈsəʊdɪəm haɪˈdrɒksaɪd/ | 氢氧化钠 | qīng yǎng huà nà |
| ammonia/æˈməʊnɪə/ | 氨气 | ān qì |
| sulfate/ˈsʌlfeɪt/ | 硫酸盐 | liú suān yán |
| barium nitrate/ˈbeərɪəm ˈnaɪtreɪt/ | 硝酸钡 | xiāo suān bèi |
| sulfite/ˈsʌlfaɪt/ | 亚硫酸盐 | yà liú suān yán |
| potassium manganate(VII)/pəˈtæsɪəm ˈmæŋɡəneɪt/ | 高锰酸钾 | gāo měng suān jiǎ |
| cation/ˈkætaɪən/ | 阳离子 | yáng lí zi |
| precipitate/prɪˈsɪpɪteɪt/ | 沉淀 | chén diàn |
| ammonium/æˈməʊnɪəm/ | 铵 | ǎn |
| calcium/ˈkælsɪəm/ | 钙 | gài |
| chromium/ˈkrəʊmɪəm/ | 铬 | gè |
| copper/ˈkɒpə/ | 铜 | tóng |
| iron/ˈaɪən/ | 铁 | tiě |
| zinc/zɪŋk/ | 锌 | xīn |
| litmus/ˈlɪtməs/ | 石蕊 | shí ruǐ |
| limewater/ˈlaɪmwɔːtə/ | 石灰水 | shí huī shuǐ |
| chlorine/ˈklɔːriːn/ | 氯气 | lǜ qì |
| hydrogen/ˈhaɪdrədʒn/ | 氢气 | qīng qì |
| oxygen/ˈɒksɪdʒn/ | 氧气 | yǎng qì |
| flame test/fleɪm test/ | 焰色试验 | yàn sè shì yàn |
| lithium/ˈlɪθɪəm/ | 锂 | lǐ |
| sodium/ˈsəʊdɪəm/ | 钠 | nà |
| potassium/pəˈtæsɪəm/ | 钾 | jiǎ |
| barium/ˈbeərɪəm/ | 钡 | bèi |
12.5
Conseils d'examen
- Choisir l'appareillage selon la mesure : une burette ou une pipette pour des volumes précis, un cylindre gradué pour un volume approximatif, une seringue à gaz pour un volume gazeux, une balance pour une masse.
- $R_f = \dfrac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$, donc il est toujours inférieur à 1. Une substance pure donne une seule tache.
- Apprendre les tests des anions : un carbonate fait effervesce et le gaz trouble l'eau de chaux ; les halogénures avec le nitrate d'argent forment un chlorure blanc, bromure crème, iodure jaune précipité ; un sulfate forme un précipité blanc avec le nitrate de baryum.
- Apprendre les tests des gaz : l'hydrogène produit un craquement, l'oxygène rallume une allumette éteinte, le dioxyde de carbone trouble l'eau de chaux, le chlore décolore le papier litmus humide, l'ammoniaque tourne le papier litmus humide rouge en bleu.
- Pour les cations, ajouter de l'hydroxyde de sodium et lire la couleur du précipité : cuivre(II) bleu clair, fer(II) vert, fer(III) rouge-brun.
Leçons interactives sur ce sujet
Traversez-le étape par étape, avec des exercices à vérification instantanée.