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Molécules organiques : corrigé du TP de sciences physiques première – PDF gratuit à télécharger et imprimer

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Molécules organiques : corrigé du TP de sciences physiques première – PDF gratuit à télécharger et imprimer

Voici le corrigé du TP sur les molécules organiques : mesures types de masse volumique, courbe m = f(V) tracée à partir des résultats, bilan de miscibilité et compte rendu modèle. Tes valeurs peuvent différer légèrement selon ta balance, ta température et la pureté des liquides.

Ce corrigé de TP est à télécharger en PDF et à imprimer gratuitement : le bouton se trouve en bas de la page, sans inscription.

Résultats types du corrigé du TP sur les molécules

Volume V d’éthanol (mL)2,04,06,08,010,0
Masse m (g)1,603,154,756,307,90
LiquideMasse de 10,0 mL (g)Masse volumique ρ (g/mL)Miscible à l’eau ?Phase du dessus
Éthanol7,900,790oui (une seule phase)sans objet
Propan-1-ol8,030,803oui (une seule phase)sans objet
Butan-1-ol8,100,810non (deux phases)le butan-1-ol
Cyclohexane7,790,779non (deux phases)le cyclohexane
0246810V (mL)0246810m (g)pente = 0,79 g/mL
La masse est proportionnelle au volume : le coefficient directeur est la masse volumique de l’éthanol.

Réponses aux questions

1. Éthanol : CH3–CH2–OH ; propan-1-ol : CH3–CH2–CH2–OH ; butan-1-ol : CH3–CH2–CH2–CH2–OH ; cyclohexane : C6H12.

2. Les points sont alignés sur une droite passant par l’origine : la masse est proportionnelle au volume. Le coefficient directeur (7,90 ÷ 10,0 = 0,79 g/mL) est la masse volumique de l’éthanol.

3. ρ = m ÷ V : 1,60 ÷ 2,0 = 0,800 ; 3,15 ÷ 4,0 = 0,788 ; 4,75 ÷ 6,0 = 0,792 ; 6,30 ÷ 8,0 = 0,788 ; 7,90 ÷ 10,0 = 0,790 g/mL. Moyenne : ρ ≈ 0,79 g/mL.

4. Propan-1-ol : 8,03 ÷ 10,0 = 0,803 g/mL ; butan-1-ol : 0,810 g/mL ; cyclohexane : 0,779 g/mL. Tous sont moins denses que l’eau (1,00 g/mL).

5. L’éthanol et le propan-1-ol sont miscibles à l’eau (une seule phase). Le butan-1-ol (un peu soluble, mais avec une phase supérieure visible) et le cyclohexane ne le sont pas.

6. Le groupe –OH de l’éthanol, polarisé (O δ−, H δ+), forme des liaisons hydrogène avec l’eau, et sa chaîne de 2 carbones est courte. Pour le butan-1-ol, la chaîne de 4 carbones, peu polarisée, est trop importante : l’effet du groupe –OH ne suffit plus, d’où deux phases.

7. Oui : le butan-1-ol et le cyclohexane (0,81 et 0,78 g/mL) sont moins denses que l’eau et flottent : la phase du dessus est le liquide organique, ce que l’on observe.

8. Il faut lire le bas du ménisque pour éviter l’erreur systématique de lecture ; les tubes sont bouchés car ces liquides sont volatils et inflammables. Causes d’erreur : lecture imprécise du volume (parallaxe), évaporation, éprouvette mal séchée, bulles d’air, température différente de 20 °C.

Conclusion et compte rendu modèle

Compte rendu. Nous avons mesuré la masse de volumes croissants d’éthanol : le graphique m = f(V) est une droite passant par l’origine, de pente 0,79 g/mL, qui donne la masse volumique de l’éthanol, en accord avec la valeur tabulée. Les masses volumiques du propan-1-ol (0,803 g/mL), du butan-1-ol (0,810 g/mL) et du cyclohexane (0,779 g/mL) sont toutes inférieures à celle de l’eau. Les tests de miscibilité avec l’eau montrent que l’éthanol et le propan-1-ol forment une seule phase, alors que le butan-1-ol et le cyclohexane donnent deux phases, avec le liquide organique au-dessus. Nous interprétons ces résultats par la structure des molécules : le groupe –OH, polarisé, établit des liaisons hydrogène avec l’eau, mais seulement si la chaîne carbonée est courte. À partir de quatre atomes de carbone, la chaîne peu polarisée domine et la miscibilité devient limitée. Un hydrocarbure comme le cyclohexane, sans groupe polaire, n’est pas miscible à l’eau. La miscibilité dépend donc à la fois du groupe caractéristique et de la longueur de la chaîne.

Erreurs fréquentes en TP

  • Oublier de tarer l’éprouvette ou lire le haut du ménisque au lieu du bas.
  • Ne pas sécher l’éprouvette entre deux liquides, ce qui mélange les produits.
  • Conclure sur la miscibilité sans attendre que les phases se séparent.
  • Confondre « peu soluble » et « miscible en toutes proportions ».
  • Verser les liquides organiques dans l’évier au lieu du bidon de récupération.

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