Série 2 - Concentration et solutions électrolytiques

4 Dilution d'une solution mère

Dilution Facile

On dispose d'une solution mère de chlorure de sodium de concentration $C_0 = 2,0\text{ mol/L}$. On souhaite préparer un volume $V = 100\text{ mL}$ d'une solution fille de concentration $C = 0,50\text{ mol/L}$.

1)

Calculer le volume $V_0$ de solution mère à prélever.

✅ Solution

Étape 1 : La quantité de matière de soluté est conservée lors d'une dilution.

$$n_{\text{soluté}} = C_0 \times V_0 = C \times V$$

Étape 2 :

$$V_0 = \frac{C \times V}{C_0} = \frac{0,50 \times 100}{2,0} = 25\text{ mL}$$

Conclusion : $V_0 = 25\text{ mL}$

Formule de dilution
                                    $$C_0 \times V_0 = C \times V \quad \text{(conservation de la matière)}$$
                                

2)

Calculer le facteur de dilution $F$.

✅ Solution

Étape 1 :

$$F = \frac{C_0}{C} = \frac{2,0}{0,50} = 4$$

Conclusion : Le facteur de dilution est $F = 4$. La solution a été diluée 4 fois.

3)

Décrire le protocole de cette dilution.

✅ Solution

Matériel nécessaire :

Solution mère de NaCl $C_0 = 2,0\text{ mol/L}$
Eau distillée
Fiole jaugée de 100 mL
Pipette jaugée de 25 mL
Propipette
Becher

Protocole :

Étape 1 : À l'aide d'une pipette jaugée de 25 mL, prélever $25\text{ mL}$ de la solution mère.

Étape 2 : Introduire le prélèvement dans une fiole jaugée de 100 mL.

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

Étape 4 : Ajouter de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge.

Étape 5 : Homogénéiser par retournement.

Conclusion : On obtient 100 mL de solution fille à $0,50\text{ mol/L}$.

5 Dilution de l'eau de Javel

Eau de Javel Moyen

Une solution d'eau de Javel commerciale a une concentration en ions hypochlorite $\text{ClO}^-$ : $C_0 = 2,0\text{ mol/L}$. Pour un usage domestique, on la dilue 10 fois.

1)

Quelle est la concentration $C$ de la solution diluée ?

✅ Solution

Étape 1 : Facteur de dilution $F = 10$

Étape 2 :

$$C = \frac{C_0}{F} = \frac{2,0}{10} = 0,20\text{ mol/L}$$

Conclusion : $C = 0,20\text{ mol/L}$

2)

On souhaite préparer $V = 500\text{ mL}$ de solution diluée. Calculer le volume $V_0$ de solution commerciale à prélever.

✅ Solution

Étape 1 : $V = 500\text{ mL}$

Étape 2 :

$$V_0 = \frac{V}{F} = \frac{500}{10} = 50\text{ mL}$$

Conclusion : $V_0 = 50\text{ mL}$

3)

Quelle quantité de matière d'ions hypochlorite y a-t-il dans 100 mL de solution diluée ?

✅ Solution

Étape 1 : $V = 100\text{ mL} = 0,100\text{ L}$

Étape 2 :

$$n = C \times V = 0,20 \times 0,100 = 0,020\text{ mol}$$

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

6 Préparation d'une solution d'acide chlorhydrique

Acide chlorhydrique Moyen

On dispose d'une solution commerciale d'acide chlorhydrique $\text{HCl}$ de concentration $C_0 = 12\text{ mol/L}$. On souhaite préparer un volume $V = 250\text{ mL}$ d'une solution diluée de concentration $C = 0,10\text{ mol/L}$.

1)

Calculer le volume $V_0$ de solution commerciale à prélever.

✅ Solution

Étape 1 :

$$V_0 = \frac{C \times V}{C_0} = \frac{0,10 \times 250}{12} = 2,08\text{ mL}$$

Conclusion : $V_0 \approx 2,1\text{ mL}$

2)

Décrire le protocole expérimental en indiquant les précautions à prendre (l'acide chlorhydrique est corrosif).

✅ Solution

Matériel nécessaire :

Solution commerciale d'acide chlorhydrique (corrosive)
Eau distillée
Fiole jaugée de 250 mL
Pipette jaugée de 2 mL
Propipette
Becher
Gants de protection
Lunettes de sécurité
Hotte aspirante

Protocole :

Étape 1 : ⚠️ Porter des gants et des lunettes de protection. Travailler sous hotte aspirante.

Étape 2 : Remplir la fiole jaugée de 250 mL aux 2/3 avec de l'eau distillée. ⚠️ Ne jamais verser l'eau dans l'acide !

Étape 3 : Prélever $2,1\text{ mL}$ de la solution commerciale à l'aide d'une pipette jaugée.

Étape 4 : Introduire le prélèvement dans la fiole jaugée contenant l'eau.

Étape 5 : Rincer la pipette avec de l'eau distillée et ajouter dans la fiole.

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

Étape 7 : Homogénéiser par retournement.

Conclusion : On obtient 250 mL de solution d'acide chlorhydrique à $0,10\text{ mol/L}$.

⚠️ Sécurité

L'acide chlorhydrique concentré est corrosif. Toujours ajouter l'acide dans l'eau, jamais l'inverse ! Porter des gants, des lunettes et travailler sous hotte.