EXERCICES : SOLUTIONS ET CONCENTRATIONS

Transcription

1 EXERCICES : SOLUTIONS ET CONCENTRATIONS Exercice 1 La vitamine C, ou acide ascorbique C 6 H 8 O 6, est souvent prescrite en cas de grippe ou en période de convalescence. Elle peut se présenter en sachets contenant entre autres, une masse m 1 =1,00g de vitamine C et une masse m 2 =6,05g de saccharose de formule C 6 H 22 O Déterminer les quantités de matière de vitamine C et de saccharose contenues dans un sachet. 2. On dissout le contenu d'un de ces sachets dans un verre d'eau. Sachant que le volume de la solution obtenue est =125mL, déterminer les concentrations molaires de ces solutés dans la solution. Exercice 2 On désire préparer 500mL d'une solution de sulfate de cuivre de concentration molaire 2, mol.l -1. On utilise pour cela du sulfate de cuivre anhydre de formule CuSO Que signifie le mot anhydre? 2. Quelle masse de soluté doit on peser pour réaliser cette solution? Décrire brièvement le protocole expérimental utilisé pour réaliser cette opération. 3. On s'aperçoit que le sulfate de cuivre utilisé est en fait du sulfate de cuivre pentahydraté, c'est à dire contenant 5 moles d'eau pour une mole de sulfate de cuivre. Quelle est la concentration molaire de la solution préparée? 4. On veut diluer cette solution avec une fiole jaugée de 100mL. Quel volume de solution doit-on prélever pour obtenir une solution de concentration 1, mol.l -1? Décrire le protocole expérimental permettant de réaliser cette opération. Exercice 3 Le degré alcoolique d'un vin est donné par la valeur du volume, exprimé en litres, d'éthanol pur C 2 H 6 O présent dans 100L de ce vin. Une bouteille de vin blanc a une contenance de 75cl et annonce Quelle quantité de matière d'éthanol aurait-il fallu ajouter à de l'eau distillée pour obtenir une solution du même volume et de même degré alcoolique que ce vin? 2. Quelle est la concentration molaire en éthanol de cette solution? Données: Masse volumique de l'éthanol: ρ = 790g.L -1 ; Masse volumique de l'eau: ρ eau =1000g.L -1 Exercice 4 Pour obtenir l'huile essentielle de lavande, on utilise la technique de l'hydrodistillation. 1. Rappeler le principe de cette technique. 2. L'huile essentielle de lavande contient plusieurs constituants, dont le linalol de formule C 10 H 18 O. Dans une expérience, on obtient 50,0mL d'huile essentielle à 1% de linalol en volume. a. Quel est le volume de linalol récupéré? b. La densité du linalol est 0,87. Quelle est la masse de linalol obtenue? c. En déduire sa quantité de matière. d. Calculer la concentration molaire de linalol dans les 50,0mL d'essence de lavande.

2 Exercice 1 1. Soit M 1 la masse molaire de l'acide ascorbique: M 1 = 6.M(C)+8.M(H)+6.M(O) => M 1 = 6.12,0+8.1,0+6.16,0 => M 1 = 176g.mol -1. Soit n 1 la quantité de matière d'acide ascorbique contenue dans un sachet. n 1 = m 1 M 1 => n 1 = 1, Soit M 2 la masse molaire du saccharose: => n 1 = 5, mol M 2 = 6.M(C)+22.M(H)+11.M(O) => M 2 = 6.12,0+22.1, ,0 => M 2 = 270g.mol -1. Soit n 2 la quantité de matière de saccharose contenue dans un sachet. n 2 = m 2 M 2 => n 2 = 6, => n 2 = 2, mol 2. [C 6 H 8 O 6 ] = n 1 => [C 6 H 8 O 6 ] = 5, => [C 6 H 8 O 6 ] = 4, mol.l -1 [C 6 H 22 O 11 ] = n 2 => [C 6 H 22 O 11 ] = 2, => [C 6 H 22 O 11 ] = 1, mol.l -1 Exercice 2 1. Le mot anhydre signifie "sans eau". Le sulfate de cuivre anhydre ne contient donc pas d'eau. 2. Soit n(cuso 4 ) la quantité de matière de sulfate de cuivre nécessaire à la préparation de la solution. C o = n(cuso 4 ) => n(cuso 4 ) = C o. => n(cuso 4 ) = 2, => n(cuso 4 ) = 0,100mol Soit M(CuSO 4 ) la masse molaire du sulfate de cuivre: M(CuSO 4 ) = M(Cu)+M(S)+4.M(O) => M(CuSO 4 ) = 63,5+32,1+4.16,0 => M(CuSO 4 ) = 159,6g.mol -1.

3 La masse m(cuso 4 ) à peser sera donc: m(cuso 4 ) = n(cuso 4 ).M(CuSO 4 ) => m(cuso 4 ) = 0, ,6 => m(cuso 4 ) = 16,0g Mode opératoire: 2. Le sulfate de cuivre pentahydraté de formule CuSO 4,5H 2 O contient 5 moles d'eau pour une mole de sulfate de cuivre. Sa masse molaire est donc: M(CuSO 4,5H 2 O) = 159,6+5.[2.M(H)+M(O)] => M(CuSO 4,5H 2 O) = 159,6+5.[2.1+16] => M(CuSO 4,5H 2 O) = 249,6g.mol -1. La quantité de sulfate de cuivre réellement pesée donc: n(cuso 4,5H 2 O) = m(cuso 4,5H 2 O) M(CuSO 4,5H 2 O) => n(cuso 4,5H 2 O) = On en déduit la concentration C o de la solution obtenue: 16,0 249,6 => n(cuso 4,5H 2 0) = 6, mol C o = n(cuso 4,5H 2 O) => C o = 6, => C o = 1, mol.l Soient: C o : Concentration de la solution mère. o : olume prélevé dans la solution mère. C: Concentration de la solution fille. : olume de la solution fille. Ces 4 grandeurs sont liées par la relation C o. o = C.. C o. o = C. => o = Mode opératoire: C. C o => o = 1, , => o = 1, L (10,2mL)

4 Exercice L de vin à 1 contiennent 1L d'éthanol. 100L de vin à 12 contiennent 12L d'éthanol. 1L de vin à 12 contiennent 0,12L d'éthanol. 0,75L de vin à 12 contiennent un volume =0,12x0,7 5 c'est à dire =0,090L d'éthanol. La masse d'éthanol contenue dans le vin est donc: m = ρ. => m = => m = 71g Soit M la masse molaire de l'éthanol: M = 2.M(C)+6.M(H)+M(O) => M = 2.12,0+6.1,0+16,0 => M = 46,0g.mol -1. d'où la quantité de matière d'éthanol présente dans le vin: n = m M => n = 71 46,0 => n = 1,5mol 2. [C 2 H 6 O] = n => [C 2 H 6 O] = 1,5 0,75 Exercice 4 1. Le montage d'hydrodistillation est le suivant: => [C 2 H 6 O] = 2,0mol.L -1

5 L'huile essentielle de lavande est entraînée par la vapeur. Le mélange eau + huile essentielle est condensé par le réfrigérant. Le distillat est récupéré dans un erlenmeyer. L'huile essentielle est ensuite séparée de l'eau par décantation 2. a. Soit le volume d'huile essentielle obtenu et lin le volume de linalol contenu dans cette huile. lin = x => lin = 50,0 x => lin = 0,500mL b. La densité d du linalol permet de déterminer sa masse volumique ρ. ρ ρ eau => ρ = d.ρ eau Remarque Il est possible de calculer à partir de la définition la densité par rapport à l'eau: => ρ = 0, => ρ = 870g.L -1 m o avec m o : masse de 0,500mL d'eau. La masse de de linalol est donnée par = ρ. lin => = 870.0, => = 0,435g m o => = d.m o => = 0,87.0,500 => = 0,435g 3. Soit M(lin) la masse molaire du linalol: M(lin) = 10.M(C)+18.M(H)+M(O) => M(lin) = 10.12,0+18.1,0+16,0 Soit n lin la quantité de matière de linalol. => M(lin) = 154g.mol -1. n lin = M(lin) => n lin = 0, Soit C la concentration molaire du linalol. => n lin = 2, mol C = n lin => C = 2, , => C = 5, mol.l -1