Chapitre 9: Préparation de solutions. Résumé

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1 Chapitre 9: Préparation de solutions Résumé 1) a) Qu est-ce qu une mole? c est un regroupement de particules abréviation: mol b) Quelle est sa valeur? 6,02 x ) a) Qu est-ce qu une masse molaire? masse d une mole de particules. b) Combien de types de masse molaire existe -t-il? 2 Lesquels? 1 ) masse molaire atomique: masse d une mole d atomes. 2 ) masse molaire moléculaire: masse d une mole de molécules. 3) Quels éléments permettent de préparer une solution? a) le soluté: substance qui est dissoute. b) le solvant: substance qui dissout. 4) Quel rapport mathématique permet de définir la CONCENTRATION? quantité de soluté quantité de solution 5) Quelles sont les 3 façons différentes d exprimer la concentration? a) en g/l (soluté est solide et solution est liquide) b) en ml/l (le soluté et la solution sont liquides ou gazeux) c) en % 1 ) % m/v (g de soluté /100 ml de solution) 2 ) % V/V (ml de soluté /100 ml de solution) 6) a) Qu est-ce que la concentration molaire? c est une certaine quantité de moles de soluté pour un volume donné de solution. b) Quelle est sa formule mathématique? c = n > moles de soluté V > volume de solution c) Quelle est son unité? mol/l ou M 7) Quelle condition permet la comparaison de concentrations entre elles? que toutes les concentrations aient la même unité. 8) a) Qu est-ce qu une dilution? c est la diminution de la concentration d une solution par l ajout de solvant. b) Quelle est la relation mathématique qui relie la solution d avant la dilution avec celle d après la dilution? C i x = C f x V f

2 Chapitre 9: Préparation de solutions Exercices de revision 1) Ève-Marie dépose une masse de 7,0 g de cristaux de raisins au fond d une fiole jaugée de 100 ml. Elle verse de l eau (H 2 O) jusqu à la ligne de jauge. Quelle est, en g/l, la concentration de cette solution? c = 70 g/l m = 7,0 g 7,0 g = X > X = 7,0 g x ml = 70 g V = 100 ml 100 ml ml 100 ml 2) Voici 4 solutions où on mélange de la teinture noire et de l eau (H 2 O). a) Quel sera le mélange le plus coloré? D b) Quel sera le mélange le moins coloré? A c) Pourquoi le mélange le plus coloré n est-il pas celui où on a utilisé le plus de teinture noire? parce qu on a utilisé un volume égal d eau au volume de teinture alors que dans un autre cas on avait plus de teinture que d eau. 3) Voici 2 solutions de même nature. (les billes représentent le soluté.) Encerclez celle qui vous semble la plus concentrée. Puis répondez aux questions. a) Pour chaque solution, quelle est la concentration en billes/litre? c A = 6 billes/l c B = 2 billes/l b) Quelle solution est la plus concentrée? Combien de fois plus? La solution A est 3 fois plus concentré que la solution B c) Comment faire pour que la solution A soit 6 fois moins concentrée? En ajoutant 10 L d eau => 12 billes/12 L = 1 bille/l d) Quelle sera la concentration finale de la solution B si on ajoute 18,0 L d eau? Volume total = 18 L + 6 L = 24 L => c B = 12 billes/24 L = 0,50 bille/l

3 4) Un antiacide contient 200 mg de dihydroxyde de magnésium (Mg(OH) 2 ) par 5,00 ml. Quelle est cette concentration en g/l? c = 40 g/l m = 200 mg 200 m g = X > X = g x ml = 40 g V = 5,00 ml 5,00 ml ml 5,00 ml 5) Quels sont le solvant et le soluté dans les solutions suivantes? a) Le vin est un jus de raisin fermenté ayant 14 % V/V d alcool (C 2 H 5 OH). Solvant: jus de raisin Soluté: alcool b) L alcool pur est fait de 95 % V/V d alcool (C 2 H 5 OH) et 5 % V/V d eau (H 2 O). Solvant: alcool Soluté: eau 6) Laurence prépare 50,0 ml d une solution de NaOH concentrée à 150 g/l. Elle ajoute 30,0 ml d eau à cette solution. Quelle est la concentration finale de cette solution? = 93,75 g/l c i = 150 g/l V f = 50,0 ml + 30,0 ml = 80,0 ml = 50,0 ml c i x = x V f =? 150 g/l x 50,0 ml = x 80,0 ml V f = 80,0 ml = 150 g/l x 50,0 ml / 80,0 ml = 93,75 g/l 7) Virginie utilise de l eau de javel pour sa lessive. La concentration en hypochlorite de sodium (NaOCl) est de 6 %. Elle verse 250 ml d eau de javel dans une machine à laver qui, pleine, contient 35,0 L de liquide. Quelle est la concentration de NaOCl dans la machine à laver? = 0,043 % c i = 6 % c i x = x V f = 250 ml 6 % x 250 ml = x ml =? = 6 % x 250 ml = 0, % V f = 35,0 L ml 8) Ton professeur de sciences physiques, le merveilleux Michel, se sert un verre de 25 ml de whisky 40 % V/V. Il y ajoute 100 ml d eau. Quelle est, en % V/V et en ml/l, la concentration en alcool dans son verre? = 8 % V/V = 80 ml/l c i = 40 % 1 ) c i x = x V f 2 ) _ 8 ml = X = 25 ml 40 % x 25 ml = x 125 ml 100 ml ml =? = 40 % x 25 ml = 8 % X = 8 ml x ml = 80 ml V f = 125 ml 125 ml 100 ml 9) Katherine se prépare un verre de jus de raisins. Le mode de préparation indique qu il faut ajouter 1,00 litre d eau aux 400 g de cristaux contenus dans l enveloppe. a) Pour un verre de 300 ml, quelle quantité de cristaux utilisera-t-elle pour avoir la même concentration que celle prévue dans les instructions? m=120 g m 1 = 400 g 400 g = X > X = 400 g x 300 ml = 120 g = ml ml 300 ml ml V 2 = 300 ml b) Quelle est cette concentration? = 400 g/l

4 10) Quelle est la masse molaire moléculaire des composés suivants: a) le dichlorure de mercure? M HgCl2 = 272 g/mol Cl: 35,5 g/mol x 2 = 71 g/mol Hg: 201 g/mol M HgCl2 = 71 g/mol g/mol = 272 g/mol b) le tétrachlorure de silicium? M SiCl4 = 170 g/mol Cl: 35,5 g/mol x 4 = 142 g/mol Si: 28 g/mol c) le diazote? M N2 = 28 g/mol N: 14 g/mol x 2 = 28 g/mol M N2 = 28 g/mol M SiCl4 = 142 g/mol + 28 g/mol = 170 g/mol d) le dioxyde de carbone? M CO2 = 44 g/mol O: 16 g/mol x 2 = 32 g/mol M CO2 = 32 g/mol + 12 g/mol = 44 g/mol C: 12 g/mol 11) Quelle est la masse de: a) 1 mole de nitrate d hydrogène (HNO 3 )? m = 63 g H: 1 g/mol M HNO3 = 1 g/mol + 14 g/mol + 48 g/mol = 63 g/mol N: 14 g/mol O: 16 g/mol x 3 = 48 g/mol b) 0,1 mole de sulfate de calcium (CaSO 4 )? m = 13,6 g Ca: 40 g/mol M CaSO4 = 40 g/mol + 32 g/mol + 64 g/mol = 136 g/mol S: 32 g/mol m = 136 g/mol x 0,1 mol = 13,6 g O: 16 g x 4 = 64 g/mol c) 0,01 mole de trihydroxyde d aluminium (Al(OH) 3 )? m = 0,78 g Al: 27 g/mol M Al(OH)3 = 27 g/mol + 48 g/mol + 3 g/mol = 78 g/mol O: 16 g/mol x 3 = 48 g/mol m = 78 g/mol x 0,01 mol = 0,78 g H: 1 g/mol x 3 = 3 g/mol d) 5 moles de sulfate de dihydrogène (H 2 SO 4 )? m = 490 g H: 1 g/mol x 2 = 2 g/mol M H2SO4 = 2 g/mol + 32 g/mol + 64 g/mol = 98 g/mol S: 32 g/mol m = 98 g/mol x 5 mol = 490 g O: 16 g/mol x 4 = 64 g/mol e) 3 x molécule de chlorure d hydrogène (HCl)? m = 182 g H: 1 g/mol M HCl = 1 g/mol + 35,5 g/mol = 36,5 g/6,02 x molécules Cl: 35,5 g/mol m = 36,5 g x 3 x molécules = 181, g 6,02 x molécules f) 3,5 moles d hydroxyde de sodium (NaOH)? m = 140 g Na: 23 g/mol M NaOH = 23 g/mol + 16 g/mol + 1 g/mol = 40 g/mol O: 16 g/mol m = 40 g/mol x 3,5 mol = 140 g H: 1 g/mol

5 12) Combien y a-t-il de mole (s) dans: a) 92 grammes d éthanol (C 2 H 5 OH)? n = 2,00 mol C: 12 g/mol x 2 = 24 g/mol M C2H5OH = 24 g/mol + 16 g/mol + 6 g/mol = 46 g/mol O: 16 g/mol n = 1 mol x 92 g = 2,00 mol H: 1 g x 6 = 6 g/mol 46 g b) 234 grammes d hexahydrure d hexacarbone (C 6 H 6 )? n = 3,00 mol C: 12 g/mol x 6 = 72 g/mol M C6H6 = 72 g/mol + 6 g/mol = 78 g/mol H: 1 g/mol x 6 = 6 g/mol n = 1 mol x 234 g = 3,00 mol 78 g c) 2 x molécules de trihydrure d azote (NH 5 )? n = 0,0332 mol n = 1 mole x 2 x molécules = 0, mol 6,02 x molécules d) 1 molécule de dioxyde de carbone? n = 1,66 x mol n = 1 mole x 1 molécule = 1, x mol 6,02 x molécules e) 85,5 grammes de dihydroxyde de calcium (Ca(OH) 2 )? n = 1,16 mol Ca: 40 g/mol M Ca(OH)2 = 40 g/mol + 32 g/mol + 2 g/mol = 74 g/mol O: 16 g/mol x 2 = 32 g/mol n = 1 mol x 85,5 g = 1, mol H: 1 g/molx 2 = 2 g/mol 74 g f) 125 grammes de chlorure d hydrogène (HCl)? n = 3,42 mol H: 1 g/mol M HCl = 1 g/mol + 35,5 g/mol = 36,5 g/mol Cl: 35,5 g/mol n = 1 mol x 125 g = 3, mol 36,5 g 13) Le premier antibiotique, la pénicilline, fut découvert en 1928 et a, depuis, sauvé plusieurs vies humaines. Sa formule moléculaire est la suivante: C 16 H 18 N 2 SO 5. a) Quelle est sa masse molaire moléculaire? m molaire = 350 g C: 12 g/mol x 16 = 192 g/mol M C16H18N2SO3 = 192 g/mol + 18 g/mol + 28 g/mol H: 1 g/mol x 18 = 18 g/mol + 32 g/mol + 80 g/mol N: 14 g x 2 = 28 g/mol m molaire = 350 g/mol S: 32 g/mol O: 16 g/mol x 5 = 80 g/mol b) Combien de moles de chaque élément contient 1 mole de pénicilline? C: 16 moles; H: 18 moles; N: 2 moles; S: 1 mole; O: 5 moles.

6 14) On dissout 0,500 mole de chlorure de sodium dans 5,00 litres d eau. Quelle est la concentration molaire de cette solution? n = 0,500 mol c = n = 0,500 mol = 0,100 mol/l V = 5,00 L V 5,00 L c = 0,100 mol/l 15) Alexander veut préparer 250 ml d une solution de chlorure d hydrogène dont la concentration est de 0,250 mol/l. Quelle masse de chlorure d hydrogène a-t-il besoin? m = 2,28 g V = 250 ml 0,250 mol = X ---->X = 0,250 mol x 250 ml = 0,0625 mol c = 0,250 mol/l ml 250 ml ml m molaire HCl = 1 g + 35,5 g = 36,5 g/mol 36,5 g x 0,0625 mol = 2,28125 g 1 mol 16) Mathieu utilise 25,0 g de carbonate de calcium (CaCO 3 ) pour préparer une solution dont la concentration est de 0,500 mol/l. Quel est le volume de solution qu il a préparé? m = 25,0 g m molaire HCl = 40 g + 12 g + 16 g x 3 = 100 g V = 500 ml c = 0,500 mol/l 1 mol = X > X = 1 mol x 25,0 g = 0,250 mol 100 g 25,0 g 100 g ml = X > X = ml x 0,250 mol = 500 ml 0,500 mol 0,250 mol 0,500 mol 17) Julien utilise 50 ml d une solution de sulfate de dihydrogène (H 2 SO 4 ) de 2 mol/l pour préparer 400 ml d une nouvelle solution. Quelle est la concentration de cette nouvelle solution? c i = 2 mol/l = 50 ml =? V f = 400 ml c i x = x V f 2 mol/l x 50 ml = x 400 ml = 2 mol/l x 50 ml = 0,25 mol/l 400 ml = 0,25 mol/l 18) Jean-Christophe a une bouteille de 1,00 litre d une solution de dichlorure de calcium dont la concentration est de 8,00 M. Il veut préparer 500 ml d une solution de dichlorure de calcium 0,400 M. Quelle volume de solution initiale a-t-il besoin? c i = 8,00 M =? = 0,400 M V f = 500 ml c i x = x V f 8,00 M x = 0,400 M x 500 ml = 0,400 M x 500 ml = 25 ml 8,00 M = 25 ml

7 19) Samuel possède 50,0 ml de nitrate d hydrogène (HNO 3 ) 5,00 M. Il prépare une solution de 200 ml avec ce 50,0 ml. Quelle est la quantité, en mole et en grammes, de nitrate d hydrogène (HNO 3 ) dans la nouvelle solution? n = 0,25 mol m = 15,75 g c i = 5,00 M c i x = x V f = 50,0 ml 5,00 M x 50,0 ml = x 200 ml =? V f = 200 ml = 5,00 M x 50,0 ml = 1,25 M 200 ml 1,25 mol = X > X = 1,25 mol x 200 ml = 0,25 mol ml 200 ml ml m molaire HNO3 = 1 g + 14 g + 48 g = 63 g/mol 63 g x 0,25 mol = 15,75 g 1 mol 20) Le vinaigre concentré est vendue dans une bouteille de 250 ml. Cette solution contient 300 g d acétate d hydrogène (HCH 3 COO). Avec ce concentré, on prépare 1,25 litre de solution utilisable pour faire des vinaigrettes. Quelle est la concentration molaire de cette nouvelle solution? = 4 mol/l m = 300 g m molaire HCH3COO = 1 g x g x g x 2 = 60 g/mol = 250 ml 1 mol = X > X = 1 mol x 300 g = 5 mol =? 60 g 300 g 60 g V f = ml 5,00 mol = c i > X = 5 mol x 1000 ml = 20 mol/l 250 ml ml 250 ml c i x = x V f 20 mol/l x 250 ml = x ml = 20 mol/l x 250 ml = 4,00 mol/l ml 21) Un vin possède 11,0 % d alcool soit une concencentration 2,00 mol/l d éthanol (C 2 H 5 OH). Cynthia utilise 100 ml de ce vin pour préparer une solution dont la concentration est de 0,400 mol/l. a) Quelle sera le volume de cette nouvelle solution? V f = 500 ml c i = 2 mol/l = 100 ml = 0,4 mol/l V f =? c i x = x V f 2 mol/l x 100 ml = 0,4 mol/l x V f V f = 2 mol/l x 100 ml = 500 ml 0,4 mol/l b) Quelle est la masse d alcool présente dans cette solution? m = 9,2 g c i = 2 mol/l m molaire C2H5OH = 12 g x g x g = 46 g/mol = 100 ml 46 g/mol x 2 mol = m > m = 92 g 100 ml = 9,2 g ml 100 ml ml 22) Un détergent contient une concentration de 25 % m/v d ammoniac (NH 3 ). Quelle est sa concentration molaire? c = 14,71 mol/l c = 25 % 25 g = m > m = 25 g x ml = 250 g m molaire = 17 g 100 ml ml 100 ml 1 mol = n > n = 1 mol x 250 g/l = 14,71 mol 17 g 250 g/l 17 g