Concentration et solutions électrolytiques. Correction

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1 Concentration et solutions électrolytiques Exercice 1 : Une masse m = 17,1g de sulfate d aluminium solide est dissoute dans = 250m d. 1- Quelle est la masse molaire du sulfate d aluminium? 2- Quels sont la concentration massique (titre) et la concentration en soluté apporté du sulfate d aluminium? 3- Quels sont les concentrations effectives des ions Al 3+ et SO 4? 4- érifier que la solution est électriquement neutre. Données : masses molaires en g. mol 1 : Al = 27 ; S = 32 ; O = Masse molaire du sulfate d aluminium : M = ( ) = 342 g. mol 1 2-Concentration massique en sulfate d aluminium : masse du solide dissout(g) C m = olume de la solution = 17,1 = 68,4 g. 1 0,25 -Concentration en soluté apporté du sulfate d aluminium : C = concentration massique(g. 1 ) Masse molaire(g. mol 1 ) = C m M = 68,4 = 0,20 mol es concentrations effectives des ions Al 3+ et SO 4 : Al 2 (SO 4 ) 3 2Al SO 4 Concentration effective des ions Al 3+ : [Al 3+ ] = 2 0,2 = 0,4 mol. 1 Concentration effective des ions SO 4 : [SO 4 ] = 3 0,2 = 0,6 mol a solution est électriquement neutre car : 3[Al 3+ ] = 2[SO 4 ] = 1,2 mol. 1

2 Exercice 2 : Une solution de sulfate de zinc est obtenue en dissolvant m = 32,3 g de sulfate de zinc dans = 250m d. 1- Quelle est la masse molaire du sulfate de zinc? 2- Quels sont la concentration massique (ou le titre) et la concentration en soluté apporté du sulfate d aluminium? 3- Quels sont les concentrations effectives des ions Zn et SO 4? 4- érifier que la solution est électriquement neutre. Données : masses molaires en g. mol 1 : Zn = 65,4 ; S = 32 ; O = Masse molaire du sulfate de zinc : M = 65, = 161,4 g. mol 1 2-Titre en sulfate de zinc : t = masse du solide dissout(g) olume de la solution = 32,3 = 129,2 g. 1 0,25 -Concentration en soluté apporté du sulfate de zinc : C = titre massique(g. 1 ) Masse molaire(g. mol 1 ) = 129,2 = 0,80 mol ,4 3- es concentrations effectives des ions Zn et SO 4 : ZnSO 4 Zn + SO 4 Concentration effective des ions Al 3+ : [Zn ] = 0,8 = 0,8 mol. 1 Concentration effective des ions SO 4 : [SO 4 ] = 0,8 = 0,8 mol a solution est électriquement neutre car : [Zn ] = [SO 4 ] = 0,8mol. 1

3 Exercice 3 : On dissout 0,20 g de chlorure de baryum (II) BaCl 2 dans une quantité d suffisante de manière à obtenir 500 m de solution. 1- Quelle est la quantité de matière de soluté dissous dans l? 2- En déduire la concentration molaire en soluté apporte de la solution obtenue. 3- Ecrire l équation bilan de la dissolution du chlorure de baryum (II) dans l. 4- En déduire les concentrations molaires des ions baryum (II) Ba (aq) dans la solution. Données : masse molaire Ba = 137 g. mol 1 ; Cl = 35,5 g. mol 1 et des ions chlorure Cl (aq) 1- Quantité de matière : A.N : 2- Concentration molaire : A.N : n = m M M = M(Ba) + 2M(Cl) = ,5 = 208 g mol n = 0, = 9,6.104 mol C = n C = 9, = 1,6.103 mol Equation bilan de la dissolution : BaCl 2 H 2 O Ba (aq) + 2Cl (aq) 4- Concentration des ions en solution : Tabl d avancement : Equation de la réaction BaCl 2 H 2 O Ba (aq) + 2Cl (aq) Etat su système avancement Quantité de matière en (mol) Etat initiale x = 0 9, Etat intermédiaire x 9, x x 2x

4 Etat final x = x max 9, x max x max 2x max BaCl 2 réactif limitant : 9, x max = 0 x max = 9, mol [Ba ] = n(ba ) = x max = C [Ba ] = 1, mol. 1 [Cl ] = 2x max = 2C [Cl ] = 3, mol. 1 Exercice 4 : e sel de Mohr est un solide de formule FeSO 4, (NH 2 ) 2 SO 4, 6H 2 O. On veut préparer une solution S 0 de sel de Mohr de volume 0 = 200,0m de concentration C 0 = 1, mol. 1. On dilue ensuite pour obtenir un volume 1 = 100,0 m de solution S 1 dans laquelle la concentration massique des ions fer II est égale à C m1 = 0,209 g Calculer la masse molaire du sel de Mohr. 2- Ecrire l équation de la dissolution dans l et préciser le nom des ions. 3- Indiquer les tests chimiques permettant de en évidence, dans cette solution, le cation métallique et l anion. 4- Calculer la masse nécessaire de sel de Mohr pour la préparation de la solution S Quelles sont les concentrations molaires effectives de tous les ions présents dans la solution S Quelle est la concentration massique des ions fer II dans la solution S 0? Indiquer brièvement le mode opératoire pour obtenir la solution S Masse molaire du sel de Mohr : M = M(Fe) + 2M(SO 4 ) + 2M(NH 2 ) + 6M(H 2 O) M = 2 55,8 + 2 (32, ,0) ,0 + 41,01) + 6 (2 10,1 + 16,0) M = 292,0 g. mol 1 2- Equation de la dissolution dans l : FeSO 4, (NH 2 ) 2 SO 4, 6H 2 O + Fe (aq) + 2SO 4 (aq) + 2NH 4 (aq)

5 3- Tests : - Cation métallique : Fe (aq) en présence d ions hydroxyde, les ions fer II donnent un précité vert (la couleur du précipité évolue au cours de temps, il devient vert foncé, puis apparition d une teinte de rouille). - Anion : SO 4 (aq) en présence d ions baryum, les ions sulfates donnent un précipité blanc de sulfate de baryum BaSO Masse de sel de Mohr pour la préparation de la solution S 0 : { n = C 0. 0 m = n. M m = C M m = 1, , = 1,18g 5- concentrations molaires des ions en solutions : d après l équation de dissolution : Ion Fe (aq) SO 4 (aq) + NH 4 (aq) Concentration C 2C 2C En ( mol ) 1, , , Concentration massique des ions fer II : - Solution S 0 : concentration massique des ions fer, on connait la concentration en ion fer II : C m0 = C 0. M C m0 = 1, ,8 = 0,279 g - Solution S 1 : concentration massique des ions fer II : C m1 = 0,209 g - Au cours de la dilution il y a conservation de la quantité de matière de soluté. - S 0 { C m0 = 0,279 g C 0 = 1, mol 0 =? n 0 = C Mode opératoire : On utilise une pipette jaugée de 25 m. - Matériel et solutions : C 0. 0 = C = C 1. 1 C 0 0 = 3, , = 25 m -Bécher, pipette jaugée de 25 m munie de sa pro pipette, fiole jaugée de 100 m. Solution S 0 se sel de Mohr et de l distillé. S 1 { C m1 = 0,209 g C 1 = 3, mol 1 = 100 m n 1 = C 1. 1

6 Exercice 5 : On introduit dans une fiole jaugée de 250 m une masse de 1,19g de chlorure de cobalt (II) hexa hydraté CoCl 2, 6H 2 O et on remplit avec de l distillée jusqu au trait de jauge. 1- Calculer la concentration molaire de la solution S obtenue. 2- Ecrire l équation de dissolution. 3- En déduire les concentrations molaires des ions présents dans la solution. Donnée : M(Co) = 58,9 g mol ; M(Cl) = 35,5 g mol ; M(O) = 16 g mol ; M(H) = 58,9 g mol 1- Concentration molaire de la solution S : C = n et n = m M M = M(Co) + 2M(Cl) + 12M(H) + 6M(O) = 58, , Equation de dissolution : CoCl 2, 6H 2 O M = 238g. mol 1 n = 1, = mol C = ,25 = 2,0.102 mol. 1 Co (aq) + 2Cl (aq) + 6H 2 O (l) Ou bien si on ne tient pas compte du fait que le chlorure de cobalt est hydraté : CoCl 2 (s) Co (aq) + 2Cl (aq) 3- Concentrations molaires des ions présents dans la solution : CaCl 2 n existe pas dans la solution, on ne trouve que des Co (aq) et des Cl (aq) [Co ] = C [Cl ] = 2C [Co ] = 2, mol. 1 [Cl ] = 4, mol. 1 Remarque on peut raisonner avec un tabl d avancement sur 1 litre :

7 Equation de la réaction CoCl 2 (s) Co (aq) + 2Cl (aq) Etat du Avancement Quantité de matière en (mol) système initial 0 2, En cours x 2, x x 2x final x max 2, x max x max 2x max Exercice 6 : 1- Donner les formules des ions suivants : sulfate ; Carbonate ; Phosphate ; Nitrate. 2- Donner les formules statistiques des composés suivants : a : Chlorure d Aluminium c : Sulfate de potassium b : nitrate de fer II d : Hydroxyde de sodium 3- Ecrire les réactions de dissolution des composés ioniques suivants : Na 2 SO 4 Cu(NO 3 ) 2 4- On mélange 1 = 50 m d une solution de Na 2 SO 4 à concentration C 1 = 0,1mol. 1 avec un volume 2 = 100 m d une solution CuSO 4 à concentration C 2 = mol. 1. Déterminer la concentration des différents ions présents dans le mélange. 1- Formules des ions : sulfate SO 4 ; Carbonate CO 3 ; Phosphate PO 4 3 ; Nitrate NO 3 2- Formules statistiques des composés suivants : a : Chlorure d Aluminium AlCl 3 b : nitrate de fer II Fe(NO 3 ) 3 c : Sulfate de potassium K 2 SO 4 d : Hydroxyde de sodium NaOH 3- Réactions de dissolution des composés ioniques : Na 2 SO 4 (S) Cu(NO 3 ) 2 (s) + 2Na (aq) Cu (aq) + SO 4 (aq) + 2NO 3 (aq) 4- concentration des différents ions présents dans le mélange :

8 Na 2 SO 4 (S) CuSO 4 (S) + 2Na (aq) Cu (aq) + SO 4 (aq) + SO 4 (aq) a seule solution est de calculer les différentes quantités de de matière provenant des deux solutions puis on divise par le volume totale de la solution pour obtenir la concentration. n(na + ) = 2C 1. 1 n(na + ) = 2 0, = 10 2 mol. 1 n(so 4 ) = C C 2. 2 n(so 4 ) = 0, = 10 2 mol. 1 n(cu ) = C 2. 2 n(cu ) = = mol. 1 Calculons les différentes concentrations sachant que le volume total est de 150 m [Na + ] = n(na+ ) = 102 0,15 [Ba ] = 6, mol. 1 [SO 4 ] = n(so 4 ) = 102 0,15 [SO 4 ] = 6, mol. 1 [Cu ] = n(cu ) = ,15 [Ba ] = 3, mol. 1

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