Série 3 - Concentration et solutions électrolytiques

7 Solution de chlorure de calcium

Concentration ionique Facile

Une solution de chlorure de calcium $\text{CaCl}_2$ a une concentration molaire $C = 0,10\text{ mol/L}$.

Rappel : $\text{CaCl}_2 \longrightarrow \text{Ca}^{2+} + 2\text{Cl}^-$

1)

Calculer la concentration des ions $\text{Ca}^{2+}$ dans la solution.

✅ Solution

Étape 1 : D'après l'équation de dissolution, 1 mole de $\text{CaCl}_2$ donne 1 mole de $\text{Ca}^{2+}$.

Étape 2 :

$$[\text{Ca}^{2+}] = C = 0,10\text{ mol/L}$$

Conclusion : $[\text{Ca}^{2+}] = 0,10\text{ mol/L}$

2)

Calculer la concentration des ions $\text{Cl}^-$ dans la solution.

✅ Solution

Étape 1 : D'après l'équation de dissolution, 1 mole de $\text{CaCl}_2$ donne 2 moles de $\text{Cl}^-$.

Étape 2 :

$$[\text{Cl}^-] = 2 \times C = 2 \times 0,10 = 0,20\text{ mol/L}$$

Conclusion : $[\text{Cl}^-] = 0,20\text{ mol/L}$

3)

Quelle quantité de matière d'ions $\text{Cl}^-$ y a-t-il dans un volume $V = 250\text{ mL}$ de cette solution ?

✅ Solution

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

Étape 2 :

$$n(\text{Cl}^-) = [\text{Cl}^-] \times V = 0,20 \times 0,250 = 0,050\text{ mol}$$

Conclusion : $n(\text{Cl}^-) = 5,0 \times 10^{-2}\text{ mol}$

8 Solution de sulfate d'aluminium

Sulfate d'aluminium Moyen

Une solution de sulfate d'aluminium $\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3$ a une concentration molaire $C = 0,050\text{ mol/L}$.

Rappel : $\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \longrightarrow 2\text{Al}^{3+} + 3\text{SO}_4^{2-}$

1)

Calculer les concentrations des ions $\text{Al}^{3+}$ et $\text{SO}_4^{2-}$.

✅ Solution

Étape 1 : D'après l'équation de dissolution, 1 mole de $\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3$ donne 2 moles de $\text{Al}^{3+}$ et 3 moles de $\text{SO}_4^{2-}$.

Étape 2 :

$$[\text{Al}^{3+}] = 2 \times C = 2 \times 0,050 = 0,10\text{ mol/L}$$

$$[\text{SO}_4^{2-}] = 3 \times C = 3 \times 0,050 = 0,15\text{ mol/L}$$

                                Conclusion
                                \([\text{Al}^{3+}] = 0,10\text{ mol/L}\)
\([\text{SO}_4^{2-}] = 0,15\text{ mol/L}\)

                            

2)

On prélève un volume $V = 100\text{ mL}$ de cette solution. Quelle est la quantité de matière d'ions $\text{SO}_4^{2-}$ dans ce prélèvement ?

✅ Solution

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

Étape 2 :

$$n(\text{SO}_4^{2-}) = [\text{SO}_4^{2-}] \times V = 0,15 \times 0,100 = 0,015\text{ mol}$$

Conclusion : $n(\text{SO}_4^{2-}) = 1,5 \times 10^{-2}\text{ mol}$

9 Mélange de solutions électrolytiques

Mélange de solutions Difficile

On mélange $V_1 = 100\text{ mL}$ d'une solution de chlorure de sodium $\text{NaCl}$ de concentration $C_1 = 0,20\text{ mol/L}$ avec $V_2 = 150\text{ mL}$ d'une solution de chlorure de potassium $\text{KCl}$ de concentration $C_2 = 0,10\text{ mol/L}$.

Rappels : $\text{NaCl} \longrightarrow \text{Na}^+ + \text{Cl}^-$ $\text{KCl} \longrightarrow \text{K}^+ + \text{Cl}^-$

1)

Calculer le volume total $V_T$ du mélange (on suppose les volumes additifs).

✅ Solution

Étape 1 :

$$V_T = V_1 + V_2 = 100 + 150 = 250\text{ mL} = 0,250\text{ L}$$

Conclusion : $V_T = 0,250\text{ L}$

2)

Calculer les quantités de matière de chaque ion dans le mélange.

✅ Solution

Étape 1 : Quantités de matière dans la solution 1 (NaCl) :

$$n(\text{Na}^+)_1 = n(\text{Cl}^-)_1 = C_1 \times V_1 = 0,20 \times 0,100 = 0,020\text{ mol}$$

Étape 2 : Quantités de matière dans la solution 2 (KCl) :

$$n(\text{K}^+)_2 = n(\text{Cl}^-)_2 = C_2 \times V_2 = 0,10 \times 0,150 = 0,015\text{ mol}$$

Étape 3 : Quantités totales dans le mélange :

$$n(\text{Na}^+) = 0,020\text{ mol}$$ $$n(\text{K}^+) = 0,015\text{ mol}$$ $$n(\text{Cl}^-) = 0,020 + 0,015 = 0,035\text{ mol}$$

                                Conclusion
                                \(n(\text{Na}^+) = 0,020\text{ mol}\)
\(n(\text{K}^+) = 0,015\text{ mol}\)
\(n(\text{Cl}^-) = 0,035\text{ mol}\)

                            

3)

Calculer les concentrations des ions dans le mélange.

✅ Solution

Étape 1 :

$$[\text{Na}^+] = \frac{n(\text{Na}^+)}{V_T} = \frac{0,020}{0,250} = 0,080\text{ mol/L}$$

Étape 2 :

$$[\text{K}^+] = \frac{n(\text{K}^+)}{V_T} = \frac{0,015}{0,250} = 0,060\text{ mol/L}$$

Étape 3 :

$$[\text{Cl}^-] = \frac{n(\text{Cl}^-)}{V_T} = \frac{0,035}{0,250} = 0,14\text{ mol/L}$$

                                Conclusion
                                \([\text{Na}^+] = 0,080\text{ mol/L}\)
\([\text{K}^+] = 0,060\text{ mol/L}\)
\([\text{Cl}^-] = 0,14\text{ mol/L}\)

                            

Vérification

La concentration totale en cations : $0,080 + 0,060 = 0,14\text{ mol/L}$. La concentration en anions : $0,14\text{ mol/L}$. L'électroneutralité est respectée.