Lors d une dilution la quantité de matière de soluté est conservée : n=n or n = c x V donc C x V = C x V

Transcription

1 Exercice 1 Quelles sont les concentrations massique et molaire d une solution obtenue par dissolution d une masse =100 de paracétamol dans un verre de 200 d eau? Formule brute du paracétamol : (é) = 151. Concentration massique : Cm = =!!.!"#!!.! "#=5, g.l -1 Concentration molaire C = $ or % = & '!!.! C = = "# mol.l -1 () * )!!.! "#=3, Exercice 2 On souhaite préparer une solution de glucose de volume += 250 et de concentration molaire = 2, Quelle masse de glucose faudra-t-il peser? C = n/v donc n = C x V n = 2, x = 5, mol or m = n x M = 5, x 180 m = 9, g Exercice 3 On dispose d une solution initiale de concentration - = On souhaite obtenir un volume +. =200 de solution finale à la concentration. =5,0.10 /.. Quel volume + - de la solution initiale faut-il prélever? Lors d une dilution la quantité de matière de soluté est conservée : n i=n f or n = c x V donc C i x V i = C f x V f Donc V i = 0 1 ) 1 = *,!.!"# )!!.! "# 0 2!,! = 1, L Exercice 4 On dispose d une solution d acétylcystéine de concentration = 5,0.. On en prélève un volume +=10. On le verse dans une fiole jaugée que l on complète avec de l eau pour obtenir une solution de volume + =100. Quelle est la concentration de la solution finale? Lors d une dilution la quantité de matière de soluté est conservée : n=n or n = c x V donc C x V = C x V Donc C = 0 ) = *,! )!.!"#!!.! "# = 5, mol.l -1

2 Exercice 5 «La solution? C'est l'argent!» est le nom du laboratoire de chimie bien connu dans toute la ville, laboratoire dans lequel vous travaillez. Aujourd hui, votre responsable vous demande de proposer le protocole permettant de fabriquer une solution de nitrate d'argent. C est en effet une solution très utile dans le domaine médical. Une solution de nitrate d argent à 1 % est en effet un antiseptique à usage externe et kératolytique qui a un effet séchant. Vous pensez sur le champ : «Ah que j'aimerai avoir cette prime d'intéressement que mon chef m'a promise si j'arrive à fabriquer la solution pour le coût le moins cher! Je pourrai partir dans les îles en vacances...». Avant de penser aux vacances, il faut se mettre au travail! Commencez donc par étudier les documents que vous a fournis votre responsable Document 1 : Coût du nitrate d'argent dont dispose le laboratoire - cristal solide de nitrate d'argent : 135,00 - conditionnement : 100 g - solution aqueuse de nitrate d'argent de concentration molaire C = 0,100 mol.l -1 : 39,00 conditionnement : Flacon de 1,00 L Document 2 : Coût horaire de votre emploi Quand vous travaillez 1 h, votre employeur paye : 22 /h. Document 3 : Durée nécessaire à la réalisation d'une solution - par dissolution : 6,50 min - par dilution : 5,00 min Document 4 : Quelques données numériques Formule brute du nitrate d'argent : AgNO 3 Masses molaires en g.mol -1 : M(Ag) = 107,9 ; M(N) = 14,0 ; M(O) = 16,0 Proposez le protocole qui, selon vous, est le moins couteux pour fabriquer un volume V' = 50,0 ml d'une solution de nitrate d'argent de concentration C = 0,0200 mol.l -1 à partir des espèces chimiques dont votre laboratoire dispose. Il est important de justifier votre choix de méthode et de bien détailler le protocole choisi. Votre choix peut se justifier par des considérations extérieures à celles proposées ici On attend que vous fassiez preuve d un regard critique sur votre choix ; l obtention de votre prime en dépend! Fabriquer la solution va consommer du temps de préparation et des espèces chimiques. On évalue chacun de ces deux coûts séparément :

3 - Coût du temps de préparation par dissolution (donné à titre d'exemple, voir synthèse) : Le travail du salarié coûte à l'entreprise 22 euros/h. Le salarié met 6,50 min soit 6,50 = 0,108 heure. 60,0 Coût pour l'entreprise : 0, = 2,38. - Coût en matière première : Il faut introduire une quantité de matière de nitrate d'argent, n(agno 3) = C' V' soit n(agno 3) = 0,0200 0,0500 = 0,00100 mol = 1, mol. Préparation par dissolution : Quelle masse peser? m(agno 3) = n(agno 3) M(AgNO 3) = 1, ,9 = 1, g Coût de cette masse : 1, = 0, Préparation par dilution : Quel volume prélever? Lors d'une dilution, la quantité de matière se conserve : C V = n(agno 3) Soit V = n(agno 3) C = 0, ,100 = 0,0100 L = 1, L Coût de ce volume : 1, x 39,00 = 0, Synthèse : Méthode Par dissolution Par dilution Coût lié au temps de préparation 6,50 22 = 2,38 5,00 22 = 1,83 60,0 60,0 Coût de la matière première 0,229 0,390 Synthèse des coûts 2,38 + 0,229 = 2,61 1,83 + 0,390 = 2,22 Conclusion : On peut se dire qu'il est moins couteux de préparer la solution par dilution. Mais un élève peut faire remarquer que cette méthode entraine des coûts annexes tels qu une verrerie plus importante à nettoyer et donc choisir la méthode par dilution. Regard critique : Le coût est sans aucun doute plus important, car il faut tenir compte du prix des instruments utilisés pour réaliser les solutions.

4 Exercice 6 Connu dans le domaine culinaire le vinaigre de cidre a aussi des vertus thérapeutiques. Son degré d acidité de 5, signifie que 100g de vinaigre contiennent, en solution, 5,0g d acide éthanoïque. Document 1 : Données sur l acide éthanoïque La formule de l acide éthanoïque est C 2H 4O 2 La masse volumique du vinaigre est ρ=1000 g.l -1 Document 2 : Masse molaire atomique Elément H C O M (g.mol -1 ) / Calculer la masse d acide éthanoïque contenu dans 1,0 L de vinaigre de cidre. 2 / Déterminer la quantité de matière d acide éthanoïque dans 1,0 L de vinaigre de cidre. 3 / En déduire sa concentration molaire sachant que le volume de vinaigre de cidre est de 1,0 L. Pour soulager les crampes, une recette de grand-mère indique de verser 2 cuillère à café de vinaigre de cidre, de 0,50 cl chacune, dans une tasse puis compléter avec de l eau jusqu à un tiers de la tasse de volume 15 cl. 4 / Déterminer la concentration molaire d acide éthanoïque dans la solution ainsi préparée. Exercice 7 M.Gémalalatet a la grippe! Son médecin m a donc délivré une ordonnance mais je n y comprends rien! La pharmacienne n était pas très contente quand elle a lu l ordonnance, car elle a dû faire des calculs avant de me délivrer les médicaments. Document 1 : Ordonnance du médecin Tamiflu : 1,45.10! molécules matin et soir pendant 5 jours Vitamine C : 1,50.10 molécules pendant 5 jours Du repos Document 2 : Ordonnance réécrite par la pharmacienne Pharmacie «même pas mal» Rue d Avogadro MOLEVILLE Tamiflu : 1 comprimé de 75 mg matin et soir pendant 5 jours Vitamine C : 500 mg 1 comprimé pendant 5 jours Du repos

5 Document 3 : Informations Masses molaires atomiques : du carbone : ( )= 12. de l oxygène : ()= 16. de l hydrogène : ()= 1. de l azote : ()= 13. la formule brute du Tamiflu : 9 7 la formule brute de la vitamine C : 9 Nombre d Avogadro : 5 =6,02.10 / Pouvez-vous m expliquer comment la pharmacienne a-t-elle fait pour retranscrire l ordonnance? Pour trouver la masse il faut d abord calculer la quantité de matière associé à chaque médicament à l aide de la formule suivante : %= 5 Pour le Tamiflu on a : %= 5 = 1,45.10! 6,02.10 /=2, Pour la vitamine C on a : %= 5 = 1, ,02.10 /=2,49.10/ On calcule ensuite la masse associée à la quantité de matière, il faut pour cela calculer la masse molaire moléculaire du Tamiflu et de la vitamine C ( 9 7 )=310. ( 9 )=200. On calcule ensuite la masse à l aide de la formule : %= =>=%. Pour le Tamiflu on a : =%.=2, =0,0747=74,7 Pour la vitamine C on a : =%.=2,49.10 /.200=0,489=500 Exercice 6 Connu dans le domaine culinaire le vinaigre de cidre a aussi des vertus thérapeutiques. Son degré d acidité de 5, signifie que 100g de vinaigre contiennent, en solution, 5,0g d acide éthanoïque. Document 1 : Données sur l acide éthanoïque La formule de l acide éthanoïque est C 2H 4O 2 La masse volumique du vinaigre est ρ=1000 g.l -1 Document 2 : Masse molaire atomique Elément H C O M (g.mol -1 )

6 1 / On cherche à calculer une masse connaissant le volume. Pour cela d après le tableau de la fiche synthèse du chapitre 9 on utilise la formule suivant : Or ρ=1000 g.l -1 => + =1000 1=1000 On sait qu il y a 5g d acide éthanoïque dans 100 g de solution On cherche la masse d acide éthanoïque dans 1000 g de solution. On fait pour cela un tableau de proportionnalité Masse de solution de vinaire Masse d acide éthanoique m D après le tableau de proportionnalité on a : = = Il y a donc 50g d acide éthanoïque dans 1000g de vinaigre. 2 /On cherche à calculer la quantité de matière connaissant la masse. Pour cela d après le tableau de la fiche synthèse du chapitre 9 on utilise la formule suivant : %= On a besoin de connaitre la masse molaire moléculaire de l eau. ( 7 )=2 ( )+4 ()+2 ()=60. %= 50 =0, / On peut ainsi calculer la concentration molaire = % ABCDEé = 0,83 =0,83. + ABCFGHE 1 4 / On chercher la concentration de la solution préparée connaissant la concentration de la solution mère et son volume et le volume de solution fille à préparer. C 0=0,83 mol.l -1 V 0= 1 cl = 0,01 L (2 cuillères de 0,50 cl) V 1= 5 cl = 0,05 L (le tiers de 15 est 5) C 1 est la concentration que l on cherche. Lors d une dilution on a : On cherche C 1. Ainsi :! +! = + =! +! = 0,83 0,01 =0, ,05