Série 1 - Concentration et solutions électrolytiques

1 Solution de chlorure de sodium

Concentration molaire Facile

On dissout une masse $m = 5,85\text{ g}$ de chlorure de sodium $\text{NaCl}$ dans de l'eau distillée pour obtenir un volume $V = 250\text{ mL}$ de solution.

Données : $M_{Na} = 23\text{ g/mol}$, $M_{Cl} = 35,5\text{ g/mol}$

1)

Calculer la masse molaire du chlorure de sodium.

✅ Solution

Étape 1 :

$$M(\text{NaCl}) = M_{Na} + M_{Cl} = 23 + 35,5 = 58,5\text{ g/mol}$$

Conclusion : $M(\text{NaCl}) = 58,5\text{ g/mol}$

2)

Calculer la quantité de matière de $\text{NaCl}$ dissous.

✅ Solution

Étape 1 :

$$n = \frac{m}{M} = \frac{5,85}{58,5} = 0,100\text{ mol}$$

Conclusion : $n = 0,100\text{ mol}$

3)

En déduire la concentration molaire $C$ de la solution.

✅ Solution

Étape 1 : $V = 250\text{ mL} = 0,250\text{ L}$

Étape 2 :

$$C = \frac{n}{V} = \frac{0,100}{0,250} = 0,400\text{ mol/L}$$

Conclusion : $C = 0,400\text{ mol/L}$

Formule clé
                                    $$C = \frac{n}{V} \quad \text{avec } n = \frac{m}{M}$$
                                

2 Préparation d'une solution de glucose

Préparation de solution Facile

Une solution de glucose $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$ a une concentration molaire $C = 0,50\text{ mol/L}$. On souhaite préparer $V = 500\text{ mL}$ de cette solution.

Données : $M_C = 12\text{ g/mol}$, $M_H = 1\text{ g/mol}$, $M_O = 16\text{ g/mol}$

1)

Calculer la masse molaire du glucose.

✅ Solution

Étape 1 :

$$M(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6) = 6 \times 12 + 12 \times 1 + 6 \times 16$$ $$= 72 + 12 + 96 = 180\text{ g/mol}$$

Conclusion : $M = 180\text{ g/mol}$

2)

Quelle masse de glucose faut-il peser ?

✅ Solution

Étape 1 : $V = 500\text{ mL} = 0,500\text{ L}$

Étape 2 : Quantité de matière :

$$n = C \times V = 0,50 \times 0,500 = 0,25\text{ mol}$$

Étape 3 : Masse :

$$m = n \times M = 0,25 \times 180 = 45\text{ g}$$

Conclusion : $m = 45\text{ g}$

3)

Décrire le protocole de préparation de cette solution.

✅ Solution

Matériel nécessaire :

Glucose solide
Eau distillée
Fiole jaugée de 500 mL
Balance de précision
Coupelle de pesée
Entonnoir
Spatule
Becher

Protocole :

Étape 1 : Peser $45\text{ g}$ de glucose dans une coupelle de pesée.

Étape 2 : Introduire le glucose dans une fiole jaugée de 500 mL à l'aide d'un entonnoir.

Étape 3 : Rincer la coupelle et l'entonnoir avec de l'eau distillée et ajouter dans la fiole.

Étape 4 : Ajouter de l'eau distillée jusqu'à environ la moitié de la fiole.

Étape 5 : Agiter pour dissoudre complètement le glucose.

Étape 6 : Compléter avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge.

Étape 7 : Homogénéiser par retournement.

Conclusion : On obtient 500 mL de solution de glucose à $0,50\text{ mol/L}$.

3 Solution d'acide sulfurique

Concentration massique Moyen

Une solution d'acide sulfurique $\text{H}_2\text{SO}_4$ a une concentration massique $C_m = 98\text{ g/L}$.

Données : $M_H = 1\text{ g/mol}$, $M_S = 32\text{ g/mol}$, $M_O = 16\text{ g/mol}$

1)

Calculer la masse molaire de l'acide sulfurique.

✅ Solution

Étape 1 :

$$M(\text{H}_2\text{SO}_4) = 2 \times 1 + 32 + 4 \times 16$$ $$= 2 + 32 + 64 = 98\text{ g/mol}$$

Conclusion : $M = 98\text{ g/mol}$

2)

En déduire la concentration molaire $C$ de cette solution.

✅ Solution

Étape 1 : Relation entre concentration massique et concentration molaire :

$$C_m = C \times M \quad \Rightarrow \quad C = \frac{C_m}{M}$$

Étape 2 :

$$C = \frac{98}{98} = 1,0\text{ mol/L}$$

Conclusion : $C = 1,0\text{ mol/L}$

Relation clé
                                    $$C_m = C \times M$$
                                

3)

On prélève un volume $V_1 = 50\text{ mL}$ de cette solution. Quelle est la quantité de matière d'acide sulfurique dans ce prélèvement ?

✅ Solution

Étape 1 : $V_1 = 50\text{ mL} = 0,050\text{ L}$

Étape 2 :

$$n_1 = C \times V_1 = 1,0 \times 0,050 = 0,050\text{ mol}$$

Conclusion : $n_1 = 5,0 \times 10^{-2}\text{ mol}$