Savoir son cours

Calculer les concentrations molaires en solut

apport des solutions dsinfectantes suivantes :

a) Une solution de 2,0 L contenant 1,0.10-2 mol

de diiode : c =

= 5.10-3 mol.L-1.

b) Une solution de 500 mL contenant 5. 10-3 mol

de diiode : c =

= 1.10-2 mol.L-1.

c) Une solution de 20 mL contenant 5. 10-3 mol

de diiode : c =

= 0,25 mol.L-1.

Concentrations :

On dispose dune solution de saccharose de

concentration 1,0.10-2 mol.L-1. On considre les

deux cas suivants :

a) Le volume de la solution est de 500 mL.

Quelle a t la quantit de matire de

saccharose dissoute ?

n = c V = 1,0.10-2 0,5 = 5,0.10-3 mol = 5,0

mmol.

b) La solution a t prpare avec 6,0.10-3 mol

de saccharose. Quel est le volume de la

solution ?

c =

V =

=

= 0,6 L = 600 mL.

Concentration encore

Dilution : On dispose dune solution mre de concentration en solut c = 0,1 mol.L-1. On souhaite obtenir un volume

V = 200 mL de solution fille de concentration en solut c = 5.10-3 mol.L-1. Quel volume de solution mre

doit-on prlever ? Avec quelle verrerie se fait la dilution ?

Solution mre A : Solution fille B :

concentration : c.

volume prlev : v ?

nombre de moles de solut contenues dans la solution mre : n = cv

concentration : c.

volume de la solution finale : v.

nombre de moles de solut contenues dans la solution fille : n = cv

Lors dune dilution, le nombre de moles de solut est conserv :

n = cv = n = cv v =

=

= 0,01 L = 10 mL.

Classement

SP. 3 Concentration molaire exercices

Sans effectuer de calcul, classer par ordre de

concentration croissant, les solutions de diiode

ci-dessous : c =

donc si n1> n2 c1> c2 et si V1> V2 c1< c2

c3 < c1 et c1 < c5 et c5 < c2 et c2 < c4

Donc : c3 < c1 < c5 < c2 < c4

a) Une solution S1 de 4,0 L contenant 1,0.10-1 mol de

diiode.

b) Une solution S2 de 2,0 L contenant 5. 10-2 mol de

diiode.

c) Une solution S3 de 6,0 L contenant 1,0.10-1 mol de

diiode.

d) Une solution S4 de 2,0 L contenant 6,0.10-2 mol de

diiode.

e) Une solution S5 de 4,0 L contenant 5,0.10-2 mol de

diiode.

On utilise une pipette jauge de 10 mL

pour prlever la solution mre et on

lintroduit dans une fiole jauge de 200

mL pour prparer la solution fille.

On dispose de 100 mL dune solution aqueuse de concentration en solut c = 7,5.10-1 mol.L-1. On y ajoute

0,9 L deau. Quelle est la concentration en solut c de la solution fille ainsi obtenue ?

Solution mre A : Solution fille B :

concentration : c = 7,5.10-1 mol.L-1.

volume prlev : v = 100 mL.

nombre de moles de solut contenues dans la solution mre : n = cv

concentration : c ? volume de la solution finale : v= 0,1L + 0,9L = 1L.

nombre de moles de solut contenues

dans la solution fille : n = cv

Lors dune dilution, le nombre de moles de solut est conserv :

n = cv = n = cv c =

=

= 7,5.10-2 mol.L-1.

Passer dun titre massique une concentration molaire Ltiquette dune eau minrale indique ci-dessous les

concentrations massiques (ou titres massiques) en mg.L-1 des ions

quelle contient. Calculer la concentration molaire des ions

calcium et magnsium de cette eau. Volume de la solution : V = 1L.

Masse dion sodium dans 1L : m1 = 9,4 mg = 9,4.10-3g.

Quantit de matire : n1 =

=

4,09.10-4 mol.

Concentration : c1 =

=

= 4,09.10-4 mol.L-1.

Masse dion sulfate dans 1L : m2 = 1121 mg = 1,121 g.

Masse molaire : M2 = M(Cu) + M(S) + 4M(O)

M2 = 63,5 + 32,1 + 4 16 = 159,6 g.mol-1.

Quantit de matire : n2 =

=

7,02.10-3 mol.

Concentration : c2 =

=

= 7,02.10-3 mol.L-1.

Dilution encore : On dispose dune solution mre de concentration en solut c = 5,0 mol.L-1. On en prlve un volume V =

10 mL. On le verse dans une fiole jauge de 100 mL et on complte avec de leau. Quelle est la

concentration en solut c de la solution fille ainsi obtenue ?

Solution mre A : Solution fille B :

concentration : c = 5,0 mol.L-1

volume prlev : v = 10 mL.

nombre de moles de solut contenues dans la solution mre : n = cv

concentration : c ? volume de la solution finale : v = 100 mL.

nombre de moles de solut contenues dans la

solution fille : n = cv

Lors dune dilution, le nombre de moles de solut est conserv :

n = cv = n = cv c =

=

= 0,5mol.L-1.

Dilution encore et encore :

Masse dion sulfate dans 1L : m2 = 327 mg = 0,327 g.

Masse molaire : M3 = M(H) + M(C) + 3M(O)

M2 = 1 + 12 + 3 16 = 61 g.mol-1.

Quantit de matire : n3 =

=

5,4.10-3 mol.

Concentration : c3 =

=

= 5,4.10-3 mol.L-1.

Utiliser ses connaissances

Afin de donner une saveur acidule certaines

boissons, on y ajoute de lacide citrique de formule

C6H8O.

a) Calculer sa masse molaire molculaire.

M = 6M(C) + 8M(H) + M(O)

M = 6 12 + 8 1 + 16 = 96 g.mol-1.

b) Une boisson a pour titre massique en acide

citrique 30 g.L-1. Quelle est la concentration

molaire en acide citrique de cette boisson ?

Dans 1 L de boisson, il y a 30 g dacide citrique.

Dans 30 g combien y a-t-il de moles ?

n =

=

= 0,3125 mol.

Dans 1 L de boisson, il y a 0,3125 mol dacide.

Donc c =

= 0,3125 mol.L-1.

En fait, t =

=

= c M c =

c) Cette boisson existe dans diffrents

conditionnements : cannettes, bouteilles

Quelle quantit de matire dacide citrique

trouve-t-on dans une cannette de 33 cL et dans

une bouteille de 75 cL ? n = cV

Si V = 33 cL, alors n = 0,3125 33.10-2 0,103 mol.

Si V = 75 cL, alors n = 0,3125 75.10-2 0,234 mol.

Un mdicament utilis pour soigner les rhumes

est prsent sous forme dampoules de solution

non buvables de 5,0 mL. Chaque ampoule

contient 250 mg deucalyptol de formule

C10H18O.

a) Quelle est la concentration molaire en

eucalyptol de chaque ampoule ?

Quantit de matire prsente dans 250 mg : M = 10M(C) + 18M(H) + M(O)

M = 10 12 + 18 1 + 16 = 154 g.mol-1.

n =

=

1,62. 10-3 mol = 1,62 mmol.

Concentration molaire :

c =

= 0,32 mol.L-1.

b) Pur, leucalyptol a une masse volumique de

0,924 g.cm-3. Quel est le volume deucalyptol

pur dissout dans chaque ampoule ?

=

=

= 0,27 cm3 = 0,27 mL.

Attention aux units !!!!!

Solution sucre : Dboucheur liquide :

Ampoules pour inhalation :

On veut prparer un sirop trs lger de fructose

(C6H12 O6). Pour cela, on pse 250 g de fructose

que lon dissout dans 2,0 L deau.

a) Calculer la masse molaire du fructose.

M = 6M(C) + 12M(H) + 6M(O)

M = 6 12 + 12 1 + 6 16 = 180 g.mol-1.

b) Donner le protocole pour raliser cette

dilution : (voir cours)

c) Quelle est la concentration en fructose de la

solution obtenue :

n =

=

1,4 mol.

c =

= 0,7 mol.L-1.

Boisson au citron

Une solution commerciale de dboucheur

liquide pour WC contient de lhydroxyde de

sodium (soude) NaCl. Sa concentration en ce

solut est denviron 6 mol.L-1.

Quelle est la masse de soude dissoute dans une

bouteille de 75 cL de cette solution ?

Quantit de matire prsente dans 75 cL :

n = c V = 6 75.10-2 = 4,5 mol.

Masse correspondant cette quantit de matire : M = M(Na) + M(Cl)

M = 23 + 35,5 = 58,5 g.mol-1.

m = n M = 4,5 58,5 = 263,25 g.

Moles et volumes

a) Lthanol C2H6O est un antiseptique local. Sa

masse volumique est = 0,780 g.mL-1. Quelle

quantit de matire dthanol contient un

flacon de 250 mL de cet alcool pur ?

Masse dthanol contenue dans les 250 mL :

=

m = V = 0,780 250 = 195 g

ATTENTION aux units !!!!!

Quantit de matire correspondante :

M = 2M(C) + 6M(H) + M(O)

M = 2 12 + 6 1 + 16 = 46 g.mol-1.

n =

=

4,24 mol.

b) Lther thylique de formule C4H10O tait

autrefois utilis comme anesthsique. Sa

masse volumique est = 0,710 g.mL-1. On

souhaite disposer de 0,2 mol de ce liquide

pur. Quel volume faut-il alors prlever ?

Masse dther thylique correspondant cette

quantit de matire:

M = 4M(C) + 10M(H) + M(O)

M = 4 12 + 10 1 + 16 = 74 g.mol-1.

m = n M = 0,2 74 = 14,8 g.

Volume correspondant :

=

=

20,8 mL.

ATTENTION aux units !!!!!

Vinaigre :

On souhaite prlever 10 cL de vinaigre et le diluer

10 fois, c'est--dire diviser sa concentration par 10.

a) Quelle verrerie faut-il utiliser ? Une pipette jauge

de 10 cL, c'est--dire 100 mL et une fiole jauge de

volume 10 fois plus grand c'est--dire 1000 mL ou

encore 1L.

b) Calculer le volume prlever pour raliser une

solution dilue dix fois de vinaigre, de volume

gal 500 ml. Il faut prlever un volume 10 fois

plus petit soit 50 mL.

Limonade

Une limonade est une boisson gazeuse

contenant du dioxyde de carbone, du sucre, des

armes naturels dorange ou de citron et un

acidifiant. Le glucose (C6H12 O6) et le dioxyde

de carbone sont solubles dans leau. A 20C, on

peut dissoudre dans 1 L deau jusqu 700 g de

glucose et 0,038 mol de dioxyde de carbone.

a) Calculer les masses molaires molculaires du

glucose et du dioxyde de carbone.

Pour le glucose:

M = 6M(C) + 12M(H) + 6M(O)

M = 6 12 + 12 1 + 6 16 = 180 g.mol-1.

Pour le dioxyde de carbone:

M = M(C) + 2M(O)

M = 12 + 2 16 = 44 g.mol-1.

b) Quelles ont les solubilits respectives en g.L-1

du glucose et du dioxyde de carbone

20C ?

Pour le glucose, on peut dissoudre au maximum,

700g par litre deau, soit 700 g.L-1.

Pour le CO2, on peut dissoudre au maximum,

0,038 mol par litre deau. La masse

correspondante est : m = n M = 0,038 44 =

1,672 g. La solubilit est donc de 1,672 g.L-1.

c) Si on est sous pression atmosphrique

normale et toujours 20C, quel volume de

dioxyde de carbone une limonade contenant

0,038 mol de dioxyde de carbone peut-elle

librer ? V = n Vm = 0,038 24 = 0,912 L.

d) On veut fabriquer 75 cL dune limonade

partir de 75 cL dune solution de dioxyde de

carbone. Quelle masse de glucose faut-il

ajouter pour obtenir une concentration

molaire en glucose de 0,30 mol.L-1 ?

Quantit de matire prsente dans 75 cL :

n = c V = 0,30 75.10-2 = 0,225 mol.

Masse correspondant cette quantit de matire :

m = n M = 0,225 180 = 40,5 g.

Il y a donc 40,5 g de sucre dans une bouteille de

75 cL.

Solutions de fructose : On dispose dune solution de fructose, de volume 100 mL, contenant 0,50 mol de fructose.

a) Calculer la concentration molaire de cette solution.

c =

= 5 mol.L-1.

b) On ajoute cette solution 400mL deau et on agite. Calculer la concentration molaire en fructose

obtenue dans cette nouvelle solution.

Le nouveau volume est V1 = V + 400 mL = 500 mL

Donc il faut recalculer la concentration : c =

= 1 mol.L-1.

c) On prlve 20 mL de la solution ainsi obtenue. Quelle est la quantit de matire de fructose contenue

dans cet chantillon ? n = c V2 = 1 20.10-3 = 20.10-3 mol = 0,02 mol.

d) On dispose maintenant dune solution de fructose de concentration molaire 5.10-2 mol.L-1. On

souhaite obtenir 250 mL de solution de fructose de concentration 1.10-3 mol.L-1. Comment procder ?

Citer la verrerie utilise.

Solution mre A : Solution fille B :

concentration : c = 5.10-2 mol.L-1.

volume prlev : v ?

nombre de moles de solut contenues dans la solution mre : n = cv

concentration : c= 1.10-3 mol.L-1.

volume de la solution finale : v= 250 mL.

nombre de moles de solut contenues dans la solution fille : n = cv

Lors dune dilution, le nombre de moles de solut est conserv :

n = cv = n = cv v =

=

= 5.10-3 L = 5 mL.

On utilise une pipette jauge de 5 mL pour prlever la solution mre et on lintroduit dans une fiole jauge de

250 mL pour prparer la solution fille.

Dilutions successives :

On dispose dun volume V = 50 mL dune solution aqueuse de glucose, de concentration molaire c = 0,50

mol.L-1. On ajoute cette solution 450 mL deau. On prlve alors un volume V = 100 mL de la solution

ainsi obtenue, auquel on ajoute 900 mL deau.

Quelle est la concentration molaire de la solution finale ?

Solution n1 : volume V = 50 mL et concentration c = 0,50 mol.L-1

quantit de matire n = c V = 0,5 50.10-3 = 0,025 mol.

Solution n2 : volume V2 = 50 + 450 = 500 mL et concentration c2 =

= 0,05 mol.L-1.

quantit de matire n2 = c2 V2 = 00,5 500.10-3 = 0,025 mol. Cest normal que ce soit la mme

que pour la solution n1 car on na pas ajout de solut, seulement de leau !

Solution n3 : volume V = 100 mL et concentration c2 = 0,05 mol.L-1.

quantit de matire n = c2 V = 0,05 100.10-3 = 0,005 mol.

Solution n4 : volume V4 = 100+ 900 = 1000 mL = 1L et concentration c4 =

= 0,005 mol.L-1.

Concentration par vaporation de solvant :

Une solution aqueuse dune espce chimique non

volatile A a une concentration molaire c. On laisse

bouillir cette solution de manire ce que le

volume soit divis par 3. On admet que A ne sest

pas vapore.

Quelle est la nouvelle concentration molaire de la

solution ?

Solution n1 :

volume V et concentration c

quantit de matire n = c V

Solution n2 :

volume V = V/3 V = 3 V.

quantit de matire n = c V la mme que

prcdemment, car on na ni ajout, ni retir de solut.

concentration c =

=

=

= 3 c.

La solution finale est 3 fois plus concentre !

Deux solutions :

Echelle de teintes :

On dispose de deux solutions aqueuses de sulfate

de cuivre de mme concentration molaire c =

5,0.10-2 mol.L-1. La solution A est obtenue partir

du sulfate de cuivre anhydre CuSO4, la solution B,

partir du sulfate de cuivre pentahydrat CuSO4,

5H2O.

a) Que signifie le mot anhydre ?

Il veut dire sans ( an ) eau ( hydre ).

b) Que signifie ladjectif pentahydrat ?

Il veut dire avec 5 ( penta ) molcules deau

( hydre ) autour de chaque CuSO4.

Do la notation CuSO4 simple pour le sulfate de

cuivre anhydre et CuSO4, 5H2O pour le sulfate de

cuivre pentahydrat.

c) Quelle masse de solut faut-il peser pour

obtenir un volume gal 200 mL de chaque

solut ?

Quantit de matire prsente dans 200 mL :

n = c V = 5,0.10-2 200.10-3 = 0,01 mol.

Masse correspondant cette quantit de matire pour le sulfate de cuivre anhydre : M = M(Cu) + M(S) + 4M(O)

M = 63,5 + 32,1 + 4 16 = 159,6 g.mol-1.

m = n M = 0,01 159,6 = 1,596 g.

Masse correspondant cette quantit de matire pour le sulfate de cuivre pentahydrat : M= M(Cu) + M(S) + 4M(O) + 5(2M(H) + M(O))

M= 63,5+32,1+4 16+5 (2 1 + 16) = 249,6 g.mol-1.

m = n M = 0,01 249,6 = 2,496 g.

On pse 2,538 g de diiode I2 solide que lon dissout

dans de leau afin de raliser une solution S0 de

diiode de concentration c0 = 1,0.10-2 mol.L-1.

a) Quel est le volume de la fiole utilise pour

raliser cette dilution ?

Quantit de matire de I2 dans 2,538 g :

M = 2M(I)= 2 126,9 = 253,8 g.mol-1.

n =

=

0,01 mol.

c0 =

V =

=

= 1 L.

b) On veut prparer 10 mL de chacune des solutions indiques dans le tableau ci-dessous :

Solutions Concentrations molaires Volume v de solution mre prlever 1 6,0.10-3 mol.L-1 6 mL

2 5,0.10-3 mol.L-1 5 mL

3 4,0.10-3 mol.L-1 4 mL

4 3,0.10-3 mol.L-1 3 mL

5 2,0.10-3 mol.L-1 2 mL

6 1,0.10-3 mol.L-1 1 mL

Quel volume de solution mre doit-on prlever pour prparer chacune des 6 solutions. Avec quel

instrument le prlve-t-on ? Voir calculs page suivante.

Solution mre A : Solution fille B :

concentration : c0 = 1,0.10-2 mol.L-1.

volume prlev : v ?

nombre de moles de solut contenues dans la solution mre : n = cv

concentration : c= 6,0.10-3 mol.L-1

volume de la solution finale : v= 10 mL.

nombre de moles de solut contenues dans la solution fille : n = cv

Lors dune dilution, le nombre de moles de solut est conserv :

n = cv = n = cv v =

=

= 6.10-3 L = 6 mL.

On utilise une pipette jauge de 6 mL pour prlever la solution mre et on lintroduit dans une fiole jauge de

10 mL pour prparer la solution fille.

c) On obtient lchelle de teintes suivante :

Que peut-on dire de la concentration de la solution inconnue S ?

La teinte de la solution S est entre celle de la solution S3 et celle de la solution S4. Donc sa concentration va

vrifier : 2.10-3 mol.L-1 < c < 3.10-3 mol.L-1.

S S1 S2 S3 S4 S5 S6