Chimie AP : Calculs de quantités de matière

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08/11/2017 AP_calculs_quantites_matiere.doc 1/4

Chimie AP : Calculs de quantités de matière

Dissolution - Dilution 1

^ère

S

Carte mentale pour les corps purs

Carte mentale pour les solutions aqueuses

 Une solution aqueuse est obtenue par dissolution d’un ou plusieurs solutés (molécules ou ions) dans l’eau masse

m (g)

quantité de matière n (mol)

Volume V (mL) masse molaire

M (g.mol^-1)

masse volumique µ (ou ) (g.mL^-1) m = n  M

m = µ  V

V = m n = m µ

M

masse de soluté m (g) quantité de

matière de soluté n (mol) Concentration

C (mol.L^-1) masse molaire

M (g.mol^-1)

m = n  M

t = C  M

t = m V C = n

V

Titre massique t (g.L^-1)

n = C  V

Volume de la solution (L)

masse molaire M (g.mol^-1)

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I. Fabrication d’une solution par dissolution 1. Calcul de la masse de soluté à peser

 On veut fabriquer un volume V d’une solution de concentration molaire C donnée.

 Il faut d’abord calculer la masse de soluté à prélever : n = C  V puis m = n  M ou directement m = C  M  V

 On a souvent à faire à des solutés solides (sel, sucre, sulfate de cuivre...).

 Il suffit de prélever juste la bonne quantité en pesant le solide sur la balance préalablement tarée à l’aide d’une spatule et d’une coupelle plastique.

2. Protocole de dissolution d’un solide

Source : http://clemspcreims.free.fr/Technique-chimie.htm

 Rincer la fiole jaugée à l’eau distillée. Verser quelques millilitres d’eau distillée dans la fiole jaugée, surtout pour préparer une solution très acide ou très basique.

 Peser la quantité de solide : poser la coupelle de pesée sur la balance et faire la tare. A l’aide d’une spatule mettre la masse désirée de solide dans la coupelle. Noter si nécessaire la masse précisément pesée. Il ne doit pas y avoir de solide sur la balance après la pesée.

 Verser le contenu de la capsule à peser dans la fiole jaugée à l’aide de l’entonnoir à solide. 1

 Rincer, à l’eau distillée, la capsule à peser au-dessus de la fiole jaugée, puis rincer l’entonnoir. 2

 Ajouter de l’eau distillée afin de dissoudre le solide, mais sans remplir la partie renflée de la fiole jaugée. 3

 Agiter la fiole jaugée par petite rotation pour dissoudre totalement le solide. Ne pas boucher la fiole.4

 Lors de l’agitation, le liquide ne doit pas passer au dessus du trait de jauge. Ajouter éventuellement de l’eau si tout n’est pas dissous et agiter à nouveau jusqu’à totale dissolution du solide.

 Ajuster au trait de jauge à l’aide de la pissette puis à l’aide du compte goutte. (Mettre les yeux au niveau du trait de jauge pour éviter les erreurs de parallaxe.) 5 et 6

 Boucher la fiole jaugée, maintenir le bouchon avec l’index et homogénéiser la solution en retournant plusieurs fois la fiole jaugée.7

 Verser la solution obtenue dans un bécher pour effectuer le prélèvement.

 On ne prélève jamais directement dans la fiole.

5 6 7

1 2 3 4

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II. Préparation d’une solution par dilution d’un liquide pur ou d’une solution 1. Conservation de la quantité de matière pour la dilution

 A partir d’un solution mère (M)de concentration CM, on veut fabriquer une solution fille (f) plus diluée de concentration Cf et de volume Vf.

 Au cours d’une dilution, la quantité de matière de soluté ne varie pas : n = CM  VM = Cf  Vf

 Le volume VM de solution mère à prélever est : VM = Cf  Vf

CM

.

 Le facteur de dilution est défini par F = CM

Cf

(> 1) = Vf

VM

 On utilise une pipette jaugée ou une pipette graduée pour prélever ce volume VM de solution mère.

2. Protocole de dilution d’un liquide pur ou d’une solution

Source : http://clemspcreims.free.fr/Technique-chimie.htm

 Rincer le bécher puis la pipette avec un peu de liquide ou de solution.

 Remplir le bécher avec la quantité nécessaire au prélèvement (il est inutile de remplir un bécher avec 100 mL de liquide pour en prélever 20,0 mL). 1

 Prélever à l’aide de la pipette et de la poire aspirante (ou propipette) la quantité de liquide ou de solution et l’introduire dans la fiole jaugée. 2

 Ajouter alors de l’eau distillée mais sans remplir la partie renflée de la fiole jaugée.3

 Homogénéiser la solution en lui imprimant un mouvement circulaire. Le liquide ne doit pas passer au dessus du trait de jauge.4

 Ajouter un peu d’eau pour rincer le col de la fiole jaugée au-dessus du trait de jauge puis le sécher à l’aide de papier absorbant. 5

 Ajuster au trait de jauge à l’aide de la pissette, puis à l’aide du compte goutte sans mouiller la partie du col précédemment séché. 6

 Boucher la fiole jaugée avec un bouchon et homogénéiser la solution en retournant plusieurs fois la fiole. 7

 Verser la solution obtenue dans un bécher pour effectuer le prélèvement.

 On ne prélève jamais directement dans la fiole.

5 6 7

3 4

1

2

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III. Exercices 1. Un sirop

 On veut préparer un sirop très léger de fructose (C6H12O6). Pour cela, on pèse m = 250 g de fructose que l’on dissout dans 2,0 L d’eau. Données : M(C) = 12,0 g.mol^-1 ; M(H) = 1,0 g.mol^-1 ; M(O) = 16,0 g.mol^-1

1.1. Calculer la masse molaire M du fructose.

1.2. Donner le protocole pour réaliser; cette dissolution.

1.3. Quelle est la concentration molaire C en fructose de la solution obtenue ? 2. Déboucheur liquide

 Une solution commerciale de déboucheur liquide pour WC contient de l’hydroxyde de sodium (soude) NaOH.

Sa concentration en ce soluté est d’environ 6 mol.L^-1. Donnée : M(NaOH) = 40 g.mol^-1 2.1. Quelle est la quantité n de soude dissoute dans une bouteille de 75 cL de cette solution ? 2.2. Quelle est la masse m de soude dissoute dans une bouteille de 75 cL de cette solution ? 2.3. Quel est le titre massique t de la solution ?

3. Echelle de teintes

 On pèse 2,538 g de diiode I2 solide que l’on dissout dans de l’eau afin de réaliser une solution S0 de diiode de concentration C0 = 1,0  10^-2 mol.L^-1. Donnée : M(I2) = 253,8 g.mol^-1

3.1. Quelle est la quantité n de diiode dans la solution S0 ?

3.2. Quel est le volume de la fiole utilisée pour réaliser cette dissolution ?

3.3. On veut préparer 10 mL de chacune des solutions indiquées dans le tableau ci-dessous. Quel volume de solution mère doit-on prélever pour préparer chacune des 6 solutions. Détailler un calcul.

Avec quel instrument le prélève-t-on ?

Solutions Concentrations volume de solution mère Instrument 1 6,0  10^-3 mol.L^-1

2 5,0  10^-3 mol.L^-1 3 4,0  10^-3 mol.L^-1 4 3,0  10^-3 mol.L^-1 5 2,0  10^-3 mol.L^-1 6 1,0  10^-3 mol.L^-1

3.4. On obtient l’échelle de teintes suivante. Que peut-on dire de la concentration de la solution S inconnue ?