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Chimie AP : Calculs de quantités de matière
Dissolution - Dilution 1
èreS
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)
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.
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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.
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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 ?
