Solutions aqueuses

Exercice n°22 P 29 : Calculs de concentrations en masse.

Solution S1 :La solution d'un volume $V_1 \ = \ 200 mL$ contient une masse $m_1 \ = \ 17,2 \ g$ de sulfate de cuivre $(CuSO_4)$. La concentration massique est $c_{m1} \ = \dfrac{m_1}{V_1} \ = \dfrac{17,2}{200.10^{ \ -3}} \ = \ 86 \ g.L^{ \ -1}$.

Solution S2 :La solution d'un volume $V_2 \ = \ 100 mL$ contient une masse $m_2 \ = \ 3,2 \ g$ de sulfate de saccharose $(C_{12}H_{22}O_{11})$. La concentration massique est $c_{m2} \ = \dfrac{m_2}{V_2} \ = \dfrac{3,2}{100.10^{ \ -3}} \ = \ 32 \ g.L^{ \ -1}$.

Solution S3 :La solution d'un volume $V_3 \ = \ 50 mL$ contient une masse $m_3 \ = \ 750 \ mg$ de sulfate de diiode $(I_2)$. La concentration massique est $c_{m3} \ = \dfrac{m_3}{V_3} \ = \dfrac{750.10^{ \ -3}}{50.10^{ \ -3}} \ = \ 15 \ g.L^{ \ -1}$.

Exercice n°22 P 29 : Calculs de concentrations en masse.

Solution S1 :La solution d'un volume $V_1 \ = \ 200 mL$ contient une masse $m_1 \ = \ 17,2 \ g$ de sulfate de cuivre $(CuSo_4)$. La concentration massique est $c_{m1} \ = \dfrac{m_1}{V_1} \ = \dfrac{17,2}{200.10^{ \ -3}} \ = \ 86 \ g.L^{ \ -1}$.

Solution S2 :La solution d'un volume $V_2 \ = \ 100 mL$ contient une masse $m_2 \ = \ 3,2 \ g$ de sulfate de saccharose $(C_{12}H_{22}O_{11})$. La concentration massique est $c_{m2} \ = \dfrac{m_2}{V_2} \ = \dfrac{3,2}{100.10^{ \ -3}} \ = \ 32 \ g.L^{ \ -1}$.

Solution S3 :La solution d'un volume $V_3 \ = \ 50 mL$ contient une masse $m_3 \ = \ 750 \ mg$ de sulfate de diiode $(I_2)$. La concentration massique est $c_{m3} \ = \dfrac{m_3}{V_3} \ = \dfrac{750.10^{ \ -3}}{50.10^{ \ -3}} \ = \ 15 \ g.L^{ \ -1}$.

Exercice n°23 P 29 : Concentration maximale d'un soluté.

1.Pour une masse $m \ = \ 68 \ g$ dans un volume $V \ = \ 200 \ mL \ = 200.10^{ \ -3} \ L$, la concentration massique serait : $C \ = \ \dfrac{68}{200.10^{ \ -3}} \ = \ 340 \ g.L^{ \ -1}$.

Cette concentration étant inférieure à la concentration maximale, la dissolution totale est possible.

2.La concentration maximale $c_{mmax} \ = 358 \ mg.L^{ \ -1}$. Pour un volume $V \ = \ 50,0 \ mL$, la masse maximale que l'on peut dissoudre est : $m_{max} \ = c_{mmax} \ \times \ V \ = \ 358 \times 50.10^{ \ -3} \ = \ 17,9 \ mg$

Exercice n°24 P 29 : Le bon protocole de dissolution.

1.Le solvant est l'eau, le soluté, le glucose.

2.Le solvant contribue au volume final de la solution. Il vaudrait mieux utiliser une fiole jaugée qui est plus précise.

3.Protocole :

$\bullet$ A l'aide d'un balance préalablement tarée avec une coupelle.

$\bullet$ Introduire le soluté dans une fiole jaugée de 100 mL, en rinçant la coupelle.

$\bullet$ Remplir la fiole d'eau à moitié.

$\bullet$ Agiter pour homogénéiser.

$\bullet$ Compléter la fiole à la jauge, agiter et fermer.

4.La concentration massique est : $c_m \ = \ \dfrac{m}{V} \ = \ \dfrac{2,5}{100.10^{ \ -3}} \ = \ 25 \ g.L^{ \ -1}$

Exercice n°26 P 29 : Dosage du glucose dans une boisson énergétique.

1.La concentration en masse est : $c_m \ = \ \dfrac{m}{V} \ = \ \dfrac{9,8}{250.10^{ \ -3}} \ = \ 39,2 \ g.L^{ \ -1}$

2.Par lecture graphique, on détermine une concentration en masse $c_m \ = \ 40 \ g.L^{ \ -1}$.

La valeur déterminée graphiquement est très proche de celle attendue. L'erreur est de seulement $0,8 \ g.L^{ \ -1}$ pour $39,8 g.l^{ \ -1}$. Soit : $\dfrac{0,2}{39,2} \times 100 \ = \ 2 \ \%$.

Exercice n°30 P 31 : Dosage de la Bétadine.

1.La concentration en masse finale de chaque solution est : $c_{fille} \ = \ \dfrac{V_{mère}}{V_{fille}} \times c_{mère}$

Le volume final est $V_{fille} \ = 50 \ mL$, $c_{mère} \ = \ c_{m0} \ = \ 5,0 \ g.L^{ \ -1}$.

2.La couleur de la solution obtenue par dilution est proche de celle de la solution $S_3$. On en déduit que cette solution a une concentration proche de $1,0 \ g.L^{ \ -1}$. Ayant été diluée 100 fois, la concentration initiale de la solution contenue dans le flacon est : $c_{fabricant} \ = \ 100 \ times 1,0 \ = \ 100 g.L^{ \ -1}$, ce qui correpond à la valeur affichée.

Exercice n°31 P 32 : Expériences autour du cyclohexane.

1a. Photographie A : Pesée de l'éprouvette.

Photographie B : Pesée du volume de cyclohexane.

1b.La masse de cyclohexane prélevée est : $m \ = \ 49,2-42,8 \ = \ 6,4 \ g$

La masse volumique est : $\rho \ = \ \dfrac{6,4}{8,2} \ = \ 0,78 \ g.mL^{ \ -1}$.

2.Pour la dilution au 5ème, on peut choisir de préparer une solution de volume $V \ = \ 100 \ mL$. Le volume de cyclohexane à prélever sera : $V_{cyclo} \ = \ \dfrac{V}{5} \ = \ 20 \ mL$

Matériel :

$\bullet$ une fiole jaugée de 100 mL

$\bullet$ une pipette jaugée de 20 mL équipée d'une poire aspirante

$\bullet$ un bécher contenant le cyclohexane

$\bullet$ une pissette d'eau distillée.

Protocole :

$\bullet$ prélever les 20 mL de cyclohexane à l'aide de la pipette jaugée.

$\bullet$ introduire le prélèvement dans la fiole jaugée.

$\bullet$ compléter la fiole au trait de jauge.

$\bullet$ agiter et boucher.

Exercice n°35 P 33 : Dosage d'un solution de sulfate de cuivre.

1a.On dilue la solution $\dfrac{C_1}{C_3} \ = \ 5 \ fois$, il faudra prélever un volume $\dfrac{V_3}{5} \ = \dfrac{50}{5} \ = \ 10 \ mL$

1b.Ce volume sera prélevé avec une pipette jaugée à 10 mL.

2.La masse de soluté prélevé est la même que dans la solution obtenue : $C_1 \times V_1 \ = \ C_4 \times V_4$ donc : $C_4 \ = \dfrac{C_1 \times V_1}{V_4} \ = \ \dfrac{125 \times 10}{100} \ = \ 12,5 \ g.L^{ \ -1}$.

3.La concentration en masse de la solution sera comprise en celles des solutions $S_3$ et $S_4$ : $25,0 \ < C_{solution} \ < \ 12,5 \ g.L^{ \ -1}$

Exercice n°39 P 33 : Dosage du saccharose dans un jus de pomme.

1.Protocole :

$\bullet$ Prélever un volume $V \ = \ 10 \ mL$ de solution étalon avec une pipette jaugée.

$\bullet$ Placer le prélèvement dans un bécher placé sur une balance préalablement tarée avec le bécher.

$\bullet$ Déterminer la masse $m$ (en gramme) du prélevement.

$\bullet$ Calculer la masse volumique correspondante : $\rho \ = \ \dfrac{m}{V}$, exprimée en $g.mL^{ \ -1}$.

2a.En abscisse :La grandeur $c_m$ est exprimée en $g.L^{ \ -1}$, il s'agit de la concentration en masse de la solution.

En ordonnée :La grandeur $\rho$ est exprimée en $g.L^{ \ -1}$, il s'agit de la masse volumique de la solution.

2b.La masse volumique $\rho_{jus}$ est exprimée en $kg.L^{ \ -1}$. Celle apparaissant sur le graphique l'est en $g.L^{ \ -1 }.$ et $\rho_{jus} \ = \ 1,050 \ kg.L^{ \ -1} \ = \ 1050 \ g.L^{ \ -1}$

Par lecture graphique, on détermine une concentration massique : $c_m \ = \ 112 \ g.L^{ \ -1}$