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date de publication10.10.2017
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BEP

C.C.F.

Académie de DIJON






ÉTUDE D'UNE EAU MINÉRALE

 Ce document comprend :

 une fiche descriptive du sujet destinée au professeur ;

 une situation d'évaluation destinée au candidat ;

 une grille d'évaluation / notation destinée au professeur.
FICHE DESCRIPTIVE DU SUJET DESTINÉE AU PROFESSEUR

MANIPULATIONS 

Il appartient au professeur de s'assurer, en fonction des matériels disponibles, de la faisabilité des travaux demandés et de procéder aux adaptations éventuelles.

Les marques d'eaux minérales citées peuvent être changées en fonction des fournisseurs locaux.
Matériels utilisés :

 un portoir avec trois tubes à essais ;

 un porte-tubes ;

 un récipient contenant de l'eau minérale HEPAR ;

 papier pH + boite de papier pH avec échelle 1– 14 ;

 soucoupe en verre ;

 tube en verre (agitateur) ;

 un récipient pour récupérer les produits usagés ;

 un récipient contenant des ions calcium (Ca2+) ;

 un récipient contenant des ions sulfates (SO42) ;

 un récipient contenant des ions chlorures (Cl) ;

 plusieurs réactifs dont obligatoirement : Nitrate d'argent

Oxalate d'ammonium

Chlorure de baryum

 une blouse ;

 une paire de lunettes de protection.

DÉROULEMENT DE L'ÉVALUATION 

Dans un premier temps, le professeur distribue uniquement la première page.

Après la vérification de la démarche d'investigation lors de l'appel, le professeur distribue le reste du sujet (protocole expérimental).
Le professeur évaluateur intervient à la demande du candidat. Il intervient en cas de problème, afin de permettre au candidat de réaliser la partie expérimentale attendue ; cette intervention est à prendre en compte dans l'évaluation.


Discipline :

Sciences

Durée :

30

min

Unité(s) :

HS 2 – Comment établir la composition d'un liquide d'usage courant ?

Secteur(s) :

Tous secteurs industriels


Ÿ La clarté des raisonnements et la qualité de rédaction interviendront dans l'appréciation des copies.

Ÿ Calculatrice électronique autorisée : oui




Établissement – Ville :

Date :

Note :

/ 10

NOM – Prénom du candidat :

Professeur responsable :

ÉTUDE D'UNE EAU MINERALE

Critères d'évaluation ou appel

Barème

Note






























































































Note : … / 10



Discipline :

Sciences

Durée :

30

min

Unité(s) :

HS 2 – Comment établir la composition d'un liquide d'usage courant ?

Secteur(s) :

Tous secteurs industriels


Ÿ La clarté des raisonnements et la qualité de rédaction interviendront dans l'appréciation des copies.

Ÿ Calculatrice électronique autorisée : oui




Établissement – Ville :

Date :

Note :

/ 10

NOM – Prénom du candidat :

Professeur responsable :






Dans la suite du document, ce symbole signifie "Appeler l'examinateur".



ÉTUDE D'UNE EAU MINERALE

Les eaux minérales contiennent des sels minéraux : phosphore, soufre, sodium, potassium, calcium, magnésium... indispensables à notre santé. Les étiquettes collées sur les bouteilles d'eau minérale indiquent la nature des ions présents, leur concentration massique et le pH de l'eau.

Il faut apprendre à choisir l'eau selon son âge et son mode de vie, ses carences propres et ses excès, tout surdosage pouvant être nocif.

Monsieur SOIF consomme régulièrement une eau minérale dont voici l'étiquette :







Choisir parmi les quatre méthodes décrites ci-dessous, comment déterminer la présence des ions dans une eau minérale et préciser la valeur du pH ?
 On la goûte ;

 On utilise du papier pH pour déterminer la valeur du pH de l'eau minérale et on réalise un test d'identifications des ions en solutions ;

 On réalise une électrolyse de l'eau minérale ;

 On utilise du papier pH puis on conclut sur la valeur du pH et la présence ou non des ions en solution.
Justifier ce choix :

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................




Appel n° 1 : expliquer la démarche choisie.


TRAVAIL À RÉALISER (le port de la blouse est obligatoire)
1. Contrôler la valeur du pH
1.1. Indiquer la valeur du pH lue sur l'étiquette : pH = ……..


1.2. Mesurer la valeur du pH :

 verser un peu d'eau minérale dans un bécher ;

 découper un morceau d'environ 2 cm de papier pH et le placer dans la soucoupe ;

 nettoyer et sécher l'agitateur en verre ;

 tremper l'agitateur dans l'eau minérale et en déposer une goutte sur la bande de papier pH placée dans une soucoupe ;

 comparer la couleur obtenue avec celles figurant sur le couvercle ;

 en déduire la valeur du pH : pH = ……..;

 confronter la valeur mesurée du pH à la valeur lue sur l'étiquette :

…………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………



 Ranger la soucoupe avec le papier pH sur un coin de la paillasse.
2. Vérifier la présence des ions calcium
2.1. À l'aide du tableau des réactifs figurant en annexe, indiquer le réactif à utiliser pour mettre en évidence la présence des ions calcium Ca2+ :

 Nom du réactif : …………………………………………………………………………………………...
si le test est positif, la couleur du précipité obtenu est : ………………………………………………….…


2.2. Premier test :
 Mettre environ 2 à 3 mL d'eau minérale dans un tube à essais ;
 Verser quelques gouttes de réactif.
 Ranger le tube sur le portoir.

 Y a-t-il formation d'un précipité ? ….….…………………………………………..
 Si oui quelle est sa couleur ? ………………….…….……………………………..
 Conclure : ……………..………………………..………………………………….

………………………………………………………………………………………..




3. Vérifier la présence des ions sulfates
3.1. À l'aide du tableau des réactifs figurant en annexe, indiquer le réactif à utiliser pour mettre en évidence la présence des ions sulfates SO42 :

 Nom du réactif : …………………………………………………………………………………………...
si le test est positif, la couleur du précipité obtenu est : ………………………………………………….…


3.2. Deuxième test :
 Mettre environ 2 à 3 mL d'eau minérale dans un tube à essais ;
 Verser quelques gouttes de réactif.
 Ranger le tube sur le portoir.

 Y a-t-il formation d'un précipité ? ….….…………………………………………..
 Si oui quelle est sa couleur ? ………………….…….……………………………..
 Conclure : ……………..………………………..………………………………….

………………………………………………………………………………………..





4. Vérifier la présence des ions chlorures
4.1. À l'aide du tableau des réactifs figurant en annexe, indiquer le réactif à utiliser pour mettre en évidence la présence des ions chlorures Cl :

 Nom du réactif : …………………………………………………………………………………………...
si le test est positif, la couleur du précipité obtenu est : ………………………………………………….…


4.2. Troisième test :
 Mettre environ 2 à 3 mL d'eau minérale dans un tube à essais ;
 Verser quelques gouttes de réactif.
 Ranger le tube sur le portoir.

 Y a-t-il formation d'un précipité ? ….….…………………………………………..
 Si oui quelle est sa couleur ? ………………….…….……………………………..
 Conclure : ……………..………………………..………………………………….

………………………………………………………………………………………..








Appel n° 2 : montrer vos résultats expérimentaux au professeur.


5. Calcul de la quantité d'eau à boire pour satisfaire les besoins en calcium :

On rappelle : c = 

avec c la concentration massique en mg/L, m la masse de soluté en mg et V le volume de la solution en L.
5.1. Relever, en mg/L, la concentration c en ion calcium Ca2+ indiquée sur l'étiquette : c = ………….…
5.2. Calculer, en mg, la quantité m d'ions calcium contenue dans 1 L d'eau minérale.

………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………..
5.3. Pour un adulte, les directives européennes en diététique recommandent un apport journalier de 800 mg de calcium. En admettant que tous les ions calcium absorbés lors de la consommation de l'eau étudiée sont assimilés par l'organisme, calculer le volume d'eau V qu'il faudrait boire chaque jour pour satisfaire à nos besoins.

………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………..
6. Conseiller Monsieur SOIF pour choisir son eau minérale :
M. SOIF consomme peu de produits laitiers et sa dernière analyse révèle un taux faible en magnésium. Il a également des troubles cardiovasculaires et diurétiques, mais pas de problème de digestion.
À l'aide du tableau comparatif des eaux minérales naturelles figurant en annexe et des propriétés thérapeutiques associées à chaque ion, choisir la ou les eaux les mieux adaptées à sa santé.
On lui conseille donc : ………………………………………………………………………………………
RANGEMENT DU POSTE DE TRAVAIL
 Remettre le poste de travail en état :

 vider les contenus des tubes à essais dans le récipient prévu aux produits usagés ;

 laver les tubes à essais et les rincer à l'eau distillée ;

 nettoyer le plan de travail.




Appel n° 3 : faire vérifier la remise en état du poste de travail et remettre ce document au professeur.


ANNEXE

Tableau des réactifs

Ion

Chlorure

Cuivre

Aluminium

Zinc

Fer II

Fer III

Calcium

Sulfate

Réactif

Nitrate

d'argent

Hydroxyde

de sodium

Hydroxyde

de sodium

Hydroxyde

de sodium

Hydroxyde

de sodium

Hydroxyde

de sodium

Oxalate

d'ammonium

Chlorure

de baryum

Couleur du précipité

Blanc

Bleu

Blanc

Blanc

Vert foncé

Rouille

Blanc

Blanc


Propriétés thérapeutiques de quelques ions

Les eaux riches :

- en fluor renforcent l'émail dentaire ;

- en calcium sont conseillées aux femmes enceintes ou allaitantes, aux adolescents, aux seniors et aux personnes qui consomment peu de produits laitiers ;
- en magnésium sont à privilégier en cas d'apport énergétique restreint, de fatigue ou de constipation ;
- en sodium sont à modérer lorsque l'on surveille ses apports en sel et en cas de troubles circulatoires et cardio-vasculaires ;
- en potassium réduisent les risques d'hypertension ;

- en bicarbonates facilitent la digestion ;

- en chlorures (concentration > 200 mg/L) sont prescrites pour les affections de l'appareil respiratoire ;

- en sulfates (concentration > 200 mg/L) sont utilisées pour leur action diurétique, dans le traitement des maladies des voies digestives, des affections intestinales et hépatiques.
Comparatif de la qualité des eaux minérales naturelles




Evian

Thonon

Badoit

Quézac

Salvetat

Hépar

Vittel

Contrex

pH

7,2

7,4

6




6

7,0







Fluorures mg/l







1

2,1







0,28




CATIONS

Calcium mg/l

78

108

190

241

253

555

202

486

Magnésium mg/l

24

14

85

95

11

110

36

84

Sodium mg/l

5

3

150

255

7

14

3,8

9,1

Potassium mg/l

1

< 1

10

49,7

3







3,2

ANIONS

Bicarbonates mg/l

357

350

1300

1685,4

820

403

402

403

Chlorures mg/l

4,5

9

40

38

4







8,6

Sulfates mg/l

10

13

40

143

25

1479

306

1187

Nitrates mg/l

3,8

12




< 1

< 1

2,9

4,6

2,7




/1

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