Chimie N° 01

Les Solutions Aqueuses

Cours.

Résumé

Exercices

 

   

 

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I- Introduction.

1)- Définitions.

2)- Concentration molaire volumique.

3)- Concentration massique ou titre massique.

4)- Relation entre CA et tA.

5)- Concentration d'une solution.

6)- Application.

II- Masse volumique, densité et pourcentage massique.

1)- La masse volumique.

2)- Densité des solides et des liquides.

3)- Le pourcentage massique.

III- Préparation des solutions ( TP Chimie N° 01).

IV- Dilution (TP Chimie N° 01).

V- Applications.

1)- Préparation d'une solution à partir d'une solution commerciale.

2)- Solution commerciale de détartrant.

3)- Exercices :

 

Exercices :

3)- Exercice 12 page 25.

4)- Exercice 13 page 25.

5)- Exercice 14 page 25.

6)- Exercice 17 page 25.

7)- Exercice 21 page 26.

I- Introduction.

1)- Définitions.

-    l'eau est capable de dissoudre un certain nombre de substances solides, liquides gazeuses.

-    On obtient un liquide homogène appelé solution aqueuse.

-    L'eau est appelée le solvant et la substance dissoute le soluté.

2)- Concentration molaire volumique.

*  La concentration molaire volumique d'une solution est la quantité de matière

de soluté dissoute dans un litre de solution.

 Notations : soit l'espèce chimique A (atome, molécule ou ions)

-    La quantité de matière de A est notée :                      n (A) en mole (mol)

-    Le volume de la solution est noté :                            V en litre (L)

-    La concentration molaire volumique de A est noté :  A] ou CA en mol / L

-    Relation :                                                                            

 

3)- Concentration massique ou titre massique.

*  La concentration massique d'un constituant est la masse de soluté dissoute

par litre de solution.

 Notations : soit la substance A

-    La masse de A est notée :                                           mA en gramme (g)

-    Le volume de la solution est noté :                             V en litre (L)

-    La concentration molaire volumique de A est noté :  tA  en g / L

-    Relation :                                                                 

4)- Relation entre CA et tA.

tA = CA.M (A)

5)- Concentration d'une solution.

-    On peut lire sur l'étiquette d'un flacon :

-    Solution de chlorure de sodium à 0,1 mol / L et sur un autre flacon :

-    solution de chlorure d'étain à 0,1 mol / L.

-    Interprétation :

-    Une solution à 0,1 mol / L a été préparée en dissolvant 0,1 mol de soluté

dans la quantité nécessaire d'eau pour obtenir un litre de solution.

-    Le chlorure de sodium est un cristal ionique.

-    Lors de la dissolution, il est totalement dissocié et on obtient des ions en solutions.

-    Il se produit une réaction chimique :

-    On casse le cristal

-    On solvate les ions.

-    Équation bilan simplifiée de la réaction chimique

 

 

eau

 

 

 

 

NaCl (s)

Na+ (aq)

+

Cl (aq)

État initial

n

 

0

 

0

État final

0

 

n

 

n

Concentration

 

 

 

 

 

 

 Dans la solution, il n'y a pas de molécules de NaCl.

 La molécule de NaCl n'existe pas.

 L'écriture [NaCl] n'a pas de sens.

 La formule NaCl est l'écriture symbolique relative à un composé ionique.

 C'est une écriture statistique, elle indique que le cristal contient autant

d'ions Na+ que d'ions Cl.

 En conséquence : [Na+] = [Cl ] = 0,1 mol / L

-    Équation bilan :

 

 

eau

 

 

 

 

SnCl2 (s)

Sn2+ (aq)

+

2 Cl (aq)

État initial

n

 

0

 

0

État final

0

 

n

 

2 n

Concentration

 

 

 

 

 

-    En conséquence :

-     [Sn2+] = C = 0,1 mol / L et [Cl] = 0,2 mol / L

-    2[Sn2+] = [Cl]

6)- Application.

-    On prépare 1 L de solution en dissolvant 2,0 g de chlorure de sodium et 4,0 g de chlorure d'étain.

-    Calculer la concentration des différentes espèces présentes dans la solution.

-    En déduire le titre massique des différentes espèces.

-    Résolution :

-    m1 représente la masse de chlorure de sodium et m2 représente la masse de chlorure d'étain.

Équation bilan de la dissolution du chlorure de sodium dans l'eau :

 

 

eau

 

 

 

 

NaCl (s)

Na+ (aq)

+

Cl (aq)

État initial

n1

 

0

 

0

État final

0

 

n1

 

n1

Avec

Équation bilan de la dissolution du chlorure d'étain dans l'eau :

 

 

eau

 

 

 

 

SnCl2 (s)

Sn2+ (aq)

+

2 Cl (aq)

État initial

n2

 

0

 

0

État final

0

 

n2

 

2 n2

Avec

 

-  En conséquence :

n (Na+) = n1 ; n (Sn2+) = n2 ; n (Cl) = n1 + 2 n2

-  [Na+] ≈ 3,4 x 10–2 mol / L   ;

-  [Sn2+] ≈ 2,1 x 10-2 mol / L ;

-  [Cl] ≈ 7,6 x 10-2 mol / L

-  t (Na+)0,79 g / L ;

t (Sn2+)2,5 g / L ;

t (Cl)2,7 g / L

*  Toute solution aqueuse est électriquement neutre.

*  Elle contient autant de charges positives que de charges négatives.

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II- Masse volumique, densité et pourcentage massique.

1)- La masse volumique.

-    La masse volumique μ d'un corps est égale au quotient de la masse m du corps

par le volume V du corps.

-    Relation :                             

             

-    Attention VA représente le volume du corps.

-    Dans le système international, l'unité de masse volumique est le kg / m3.

-    En chimie, on utilise le g / cm3 ou le g / L.

-    Quelle est la différence entre la masse volumique et le titre massique d'un corps ?

2)- Densité des solides et des liquides.

-    La densité d d'un corps est égale au quotient :

-    de la masse m d'un volume V de ce corps

-    Par la masse m0 du même volume V d'eau.

-    Relation :       or        m = μ.V          et         m0 = μ0.V

 

-    La densité est une grandeur qui n'a pas d'unité.

3)- Le pourcentage massique.

 Le pourcentage massique P(A) d'un constituant A dans un mélange est

égal à 100 fois

-    le quotient de la masse mA du constituant A

-    par la masse correspondante m du mélange.

-    Relation :

-    Il faut exprimer les masses dans la même unité.

III- Préparation des solutions ( TP Chimie N° 01). correction

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IV- Dilution (TP Chimie N° 01). correction

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V- Applications.

1)- Préparation d'une solution à partir d'une solution commerciale.

-    Solution de "DESTOP" solution commerciale : d = 1,195 et hydroxyde de

sodium 23%.

-    Déterminer la concentration C0 en mol / L de la solution commerciale S0 en

hydroxyde de sodium

-    On souhaite diluer 20 fois la solution commerciale.

-    Quel volume de S0 faut-il utiliser pour préparer 100 mL de la solution

diluée S ?

-    Décrire le mode opératoire.

 

*    Résolution :

-    Le fabricant donne le pourcentage massique en NaOH :

-     

-      (1)

-    Que représente m ?

-    C'est la masse de la solution commerciale.

-    Or on connaît la densité de la solution commerciale

-     

-    m = μ .V 

-    On déduit : 

-    m = μ0 . d . V (2)      

-     V représente le volume de la solution commerciale.

-    Pour atteindre la concentration en hydroxyde de sodium de

la solution commerciale,

-    (3)      avec    (4)

-    En combinant (1), (2), (3)et (4) :

-     

-    Attention aux unités : il faut exprimer μ0 en g / L.

-    Préparation de la solution diluée :

 

-    Matériel : fiole jaugée de 100 mL, pipette jaugée (2 traits) de 5 mL,

-    béchers de 100 mL environ,

-    eau distillée et solution commerciale,

-    gants et lunettes car la solution commerciale est très concentrée.

-    Mode opératoire :

-    On verse environ 10 mL de solution commerciale d'un un bécher.

-    On prélève 5 mL de cette solution, à l'aide de la pipette graduée

munie de sa propipette.

-    On les verse dans la fiole jaugée contenant un peu d'eau distillée.

-    On remplie aux 3/4 et on agite.

-    Puis à l'aide d'une pissette d'eau distillée,

-    on complète jusqu'au trait de jauge et on homogénéise.

2)- Solution commerciale de détartrant.

-    Indications du fabricant : densité d = 1,182 et

-    pourcentage massique : 15,4 %

-    Concentration molaire de la solution :

-     

-    Programmation de la calculatrice :

-    Nom Cmolaire

-    Input "POURCENTAGE MASSIQUE =",P

-    Input "Densite = ",D

-    Disp "Masse molaire "

-    Input " en g / mol =",M

-    10*P*D/M → C

-    10*P*D → T

-    Disp "Concentration molaire en mol/L=",C

-    Pause

-    Disp "Titre massique en g/L =",T

-    Stop

 

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Exercices :

3)- Exercice 12 page 25.

4)- Exercice 13 page 25.

5)- Exercice 14 page 25.

6)- Exercice 17 page 25.

7)- Exercice 21 page 26.

 

 

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