TP 1 : Préparer une solution aqueuse – 1G-SPE – 08/09/2021
nsoluté : nombre de moles de soluté (mol), msoluté : masse de soluté (g), Vsolution : volume de solution (L)
I. Calcul de la masse molaire du sulfate cuivre pentahydraté
1. Le sulfate de cuivre pentahydraté a comme formule CuSO4, 5H2O. C’est une espèce chimique (corps pur composé) contenant des entités chimiques qui sont des ions et des molécules. On y trouve du cuivre sous forme d’ion Cu2+, qui est un cation monoatomique, l’ion sulfate SO42- qui est un anion polyatomique et des molécules d’eau H2O. Rappeler ce qu’est un cation, un anion, une molécule.
2. Calculer la masse molaire en grammes par mole (g∙mol-1) du sulfate de cuivre pentahydraté notée M(CuSO4,5H2O) et allez voir si ça correspond à ce qui est écrit sur l’étiquette du récipient qui le contient. Que remarquez-vous ? Expliquer.
3. Calculer la masse molaire de l’eau et en déduire le nombre de moles d’eau dans 1L d’eau sachant qu’un litre d’eau a une masse de 1kg. Evaluer le nombre de molécules d’eau dans un litre d’eau avec 3 chiffres significatifs et exprimez-le en français en milliards de milliards.
II. Principe d’obtention d’une solution aqueuse colorée, absorbance, concentration On obtient une solution par dissolution d’un soluté (le sulfate de cuivre pentahydraté) dans un solvant (l’eau).
Soluté + Solvant → Solution
Ici, on parle de « solution aqueuse » de sulfate de cuivre,du fait que le solvant est de l’eau.
Lorsqu’on mélange, les cristaux disparaissent et la solution devient limpide et bleue. Elle sera d’autant plus bleue foncée que la concentration de la solution sera grande. On pourra mesurer l’absorbance A de la solution à l’aide d’un spectrophotomètre et plus l’absorbance A sera grande, plus la solution sera concentrée (A est sans unité) car elle est plus foncée et absorbe plus la lumière.
On définit la concentration en quantité de matière d’une solution de la manière suivante : c= nsoluté
Vsolution (en mol·L-1). Il existe aussi la concentration en masse : cm= msoluté
Vsolution (en g·L-1).
Remarque : dans la définition de la concentration, le volume pris en compte est le volume de la solution (eau bleue) et non pas le volume du solvant (eau transparente).
4. Trouver une relation mathématique littérale (uniquement avec les lettres) entre la concentration en masse et la concentration en mole (entre cm et c).
5. Si on prépare une solution aqueuse à 0,1 mole de soluté par litre de solution, comparer le nombre de moles de soluté et le nombre de moles de solvant dans la solution.
Vous pouvez comparer le nombre de moles d’eau dans un litre d’eau et le nombre de moles de soluté dans un litre de solution. En ramenant à une mole de soluté, on pourra trouver le nombre de moles d’eau pour une mole de soluté donc le nombre de molécules de solvant (eau) pour une « molécule » de soluté.
Expliquer ce qui différencie le solvant et le soluté dans une solution.
Donner un exemple avec du sirop de menthe et de l’eau.
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III – Comment faire pour préparer d’une solution aqueuse ? Les différentes étapes pour réaliser une dissolution :
IV - Préparation d'une solution décimolaire de sulfate de cuivre pentahydraté
6. Quelle masse de de sulfate de cuivre peser pour préparer 0,1 L d’une solution décimolaire (c=0,1 mol.L-1) de sulfate de cuivre pentahydraté ? (Appeler le prof avant de peser)
7. Pourquoi utilise-t-on de l'eau distillée pour réaliser la solution ? 8. Pourquoi utilise-t’on une fiole jaugée ?
9. Pourquoi récupère-t-on l'eau de rinçage lors de la préparation ?
10. Si le trait de jauge est dépassé, un prélèvement à la pipette du liquide excédentaire permet-il de rectifier l'erreur et de préparer avec précision la solution demandée ? Justifier.
11. Aller mesurer l’absorbance A de la solution au spectrophotomètre à l’aide de votre cuve transparente (ne pas mettre les doigts sur les côtés polis mais sur lest côtés striés, sinon, les salissures augmentent l’absorbance) pour vérifier la concentration de votre solution.
V - Calculs
12.Avec la formule c= nsoluté
Vsolution , justifier la concentration en quantité de matière de la solution.
13. Avec la formule cm= msoluté
Vsolution , retrouver et justifier la concentration en masse de la solution 14.Rappeler la relation mathématique littérale entre c et cm (voir question 4) et vérifier qu’elle est
correcte en faisant le calcul avec nos valeurs numériques.
VI – Dilution de la solution mère pour obtenir une solution fille moins concentrée
15.Expliquer les volumes de la pipette et de la fiole jaugée pour diluer 10 fois la solution mère à l’aide de la formule (10 est le facteur de dilution f correspondant au rapport de la
concentration de la solution mère et de la concentration de la solution fille, la plus petite des deux) : cmère∙Vmère = cfille∙Vfille = constante que vous expliciterez (vous pouvez faire un dessin).
16. Mesurer son absorbance A’.
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