COURS DE SCIENCES PHYSIQUES Classe de BAC PRO

Transcription

1 NOM et Prénom de l élève : COURS DE SCIENCES PHYSIQUES Classe de BAC PRO ① NOTION DE DISSOLUTION ② LA CONCENTRATION MASSIQUE ③ LA CONCENTRATION MOLAIRE ④ DILUTION ET FACTEUR DE DILUTION OBJECTIFS DES ACTIVITÉS Faire la différence entre solvant et soluté et écrire des équations de dissolutions de composés ioniques. Savoir calculer une concentration molaire et une quantité de matière en soluté à partir d une concentration molaire. Savoir calculer un facteur de dilution et s en servir pour faire des calculs de dilution. 1

2 Activité 1 1- Définition et vocabulaire Une solution aqueuse est un mélange homogène obtenu en dissolvant une substance dans de l eau. - La substance dissoute s appelle le soluté. - Le liquide (ici l eau) dans lequel s effectue la dissolution est le solvant. Si l eau est le solvant on parle de solution aqueuse Si le soluté contient des molécules on parle de solution moléculaire. Si le soluté contient des ions (Cations ou Anions) on parle de solution ionique. 2- La concentration dans la vie quotidienne 2-1 Aperçu gustatif sur la notion de concentration Nous avons tous une bonne idée de la façon de préparer un bon sirop. Si le sirop est trop concentré, le sirop est trop sucré. Au contraire si le sirop n est pas assez concentré, il est fade. Dans la soupe, c est le même problème avec le sel. Le bon goût de la soupe dépend de la quantité de sel et d eau. Il va de soit qu en chimie, on ne goutte pas les solutions, pour connaître la concentration. On va voir qu il existe plusieurs manières d exprimer cette concentration dans des unités différentes. 2-2 Les différentes façons d utiliser la notion de concentration Dans le langage courant, on utilise de nombreuses expressions qui expriment une concentration : Pour un vin : Le % en volume : Indiquer sur l étiquette d un alcool. Un alcool titrant 12, signifie que 100 litres de vin contient 12 L d alcool (éthanol) pur. Pour un vinaigre : Le (degré) inscrit sur l étiquette d un vinaigre indique la masse d acide acétique pur pour 100 ml de vinaigre. Un vinaire à 8 contient 8 g d acide pur pour 100 ml de vinaigre. Pour une eau en bouteille : Le mg/l (milligramme par litre) correspond à la masse d ions présents pour 1 Litre de solution. Pour une analyse de sang : Exprimée en milligramme par Litre (mg/l) ou millimole par Litre (mmol/l). 2

3 Activité ② 1- La concentration massique La concentration massique (Cm) d une solution est la masse de soluté contenue dans un litre de solution. Unité est le gramme par litre. Symbole Cm m Grandeur Concentration massique Masse Unité En gramme par litre (g/l) ou (g.l-1) En gramme (g) V Volume de solution En Litre (L) 2- Applications Application n 1 : Un «Pur jus d orange» contient de sucre (saccharose) pour de fruits. Calculer la concentration massique en sucre contenu dans cette boisson. Application n 2 : Pour préparer un bocal de fruits au sirop, il faut de sirop. Quelle masse de sucre faut-il utiliser si la concentration de ce sirop est de :. 3

4 Activité 3 1- Définition La concentration molaire (C) d une solution est la quantité de matière exprimée en moles contenue dans un litre de solution. Unité : La mole par litre. symbole Grandeur Unité Concentration molaire En mole par Litre (mol/l) ou (mol.l -1 ) Quantité de matière En mole (mol) Volume de solution En Litre (L) 2- Application Une solution est préparée en dissolvant 0,18 mol de sulfate de cuivre (CuSO 4 ) dans de l eau. Le volume de solution obtenue est égal à 100 ml. 1 Calculer sa concentration molaire de cette solution. 2 On prélève un échantillon de avec une pipette jaugée. Exprimer la quantité de matière ( ) en fonction de la concentration molaire ( ) et du volume ( ) de solution. Calculer la quantité de matière contenue dans cette prise d essais. 4

5 Activité 4 1- Activité 1 : Introduction à la notion de dilution 1-1 Comment fait-on pour diluer une solution? On vous représente dans quelques tubes à essai plusieurs solutions à des concentrations différentes : Laquelle des solutions est la plus diluée? Pourquoi? 1-3 La deuxième image représente : - La solution mère qui est la solution initiale. - La solution fille qui est la solution obtenue après dilution. a- Le volume change t-il? b- Pourquoi la quantité de matière ne change pas? c- Que pouvez-vous dire de la concentration de la nouvelle solution? 2- Activité 2 : Visualisation d une dilution et du facteur de dilution 2-1 Illustration Diluer 2 fois. Facteur de dilution, F = 2 ou Diluer 5 fois. Facteur de dilution, F = 5 Solutions filles Solution mère Solvant ajouté 5

6 2-2 Application Dans l éprouvette ci-contre, colorier en vert un volume de 100 ml d une solution de chlorure de nickel. Sa concentration massique est égale a C m = 50 g/l. On veut diluer 4 fois cette solution, en chimie cela signifie que le facteur de dilution est égal à 4 (F = 4). ① Quelle volume d eau doit-on ajouter? ② Quelle est la concentration de la nouvelle solution? 3- Dilution et facteur de dilution Obtenir a partir d une solution trop concentrée appelée solution mère une solution moins concentrée appelée solution fille, pour cela on va ajouter du solvant (de l eau) à la solution mère. C est la dilution. Le facteur de dilution est un nombre qui caractérise la dilution réalisée. On le note F. Il est défini par : Ce nombre est toujours supérieur à 1. Il n a pas d unité. : Représente la concentration initiale et le volume de la solution mère. : Représente la concentration final et le volume de la solution fille. On dilue X fois signifie que le facteur de dilution est égal a X On réalise une dilution au X ième (dixième, vingtième, cinquantième centième ) signifie que le facteur de dilution vaut X. Exemple : Une dilution au 10ème signifie que le facteur de dilution F = 10. Pour réaliser cette dilution, on peut : Prélever 10 ml à la pipette jaugée et les ajouter dans une fiole de 100 ml, ou Prélever 5 ml la pipette jaugée et les ajouter dans une fiole de 50 ml Il faut que le quotient soit égal à 10 pour une dilution au 10ème. 6

7 4- Applications Exercice n 1 : On veut préparer d une solution à de chlorure de sodium à partir d une solution mère de concentration égale à 1 Calculer le facteur de dilution. 2 Déterminer le volume de solution mère qu il faut prélever. Exercice n 2 : Pour préparer une solution diluée d acide citrique, on verse d une solution mère de concentration, dans une fiole jaugée de. On complète avec de l eau distillée jusqu au trait de jauge. 1 Calculer le facteur de dilution (F). 2 Déterminer la concentration de la nouvelle solution. Exercice n 4 : Un laborantin prépare une solution en ajoutant d acide chlorhydrique de concentration à un volume de d eau. 1 Calculer le facteur de dilution. 2 Déterminer la concentration de la solution fille ainsi préparée 7