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1 Activité 1 OBJECTIFS Faire la différence entre solvant et soluté. Comprendre la notion de concentration. 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 A retenir 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). 1

2 Nom :.. Prénom :.. Classe :. Activité ② OBJECTIFS Calculer une concentration massique Calculer une masse de soluté à partir d une concentration massique. 1- Activité documentaire : Lecture d une étiquette d eau minérale ① Quelle est l unité utilisée pour mesurer la concentration massique des ions présents dans cette eau? ② Relever la concentration massique en sodium. Donner la signification de cette indication en toute lettre. ③ Quelle masse d ion sodium trouve t-on dans une bouteille de 1,5 litre? ④ Quel volume d eau doit-on prélevé si l on veut 546 mg de bicarbonate? ⑤ Voici plusieurs formules qui vous permettrons de calculer directement la masse ou la concentration massique d une solution. ou ou En vous aidant des calculs effectués des deux questions précédentes, colorier la bonne réponse. Signification de chacun des termes : la concentration massique (Cm), la masse de soluté (m) et le volume de solution (V). 2

3 2- La concentration massique La concentration massique (C m ) d une solution est la masse de soluté contenue dans un litre de solution. Unité est le gramme par litre (g/l). A retenir Symbole C m m V Grandeur Concentration Volume de Masse massique solution Unité En gramme par litre En gramme En Litre (g/l) (g) (L) Tu peux mémoriser ce petit triangle, lorsque tu caches avec ton doigt la lettre cherchée, ce qui te reste d indique la formule à utiliser. 3- Applications Application n 1 : Un «Pur jus d orange» contient 18 g de sucre (saccharose) pour 100 ml 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 500 ml de sirop. Quelle masse de sucre faut-il utiliser si la concentration de ce sirop est de 400 g/l. 3

4 Application n 3 : Un cuisinier dissout dans une première casserole 6 grammes de sel dans 750 ml d eau puis dans une autre casserole 5 grammes de sel dans 500 ml d eau. 1 Calculer la concentration massique de chacune des casseroles. 2 Laquelle des deux solutions est la plus salée. Application n 4 : Une solution est préparée par dissolution d une masse m = 20 g de sulfate de cuivre. Le volume de solution obtenue est égal à 500 ml. 1 Donner l expression qui permet de calculer la concentration massique en précisant les unités utilisées. 2 Calculer la concentration massique en sulfate de cuivre de la solution ainsi préparée. 3 On en prélève 10 ml de cette solution avec une pipette jaugée. Calculer la masse de sulfate de cuivre présent dans ce prélèvement. 4

5 Nom :.. Prénom :.. Classe :. Activité ③ OBJECTIFS Calculer une concentration molaire. Calculer une quantité de matière en soluté à partir d une concentration molaire. 1- Définition La concentration molaire (C) d une solution est la quantité de matière exprimée en moles contenue dans un litre de solution. A retenir Unité : La mole par litre (mol/l). symbole C n Grandeur Concentration molaire Quantité de matière En mole par litre En mole Unité (mol/l) (mol) V Volume de solution En Litre (L) Tu peux mémoriser ce petit triangle, lorsque tu caches avec ton doigt la lettre cherchée, ce qui te reste d indique la formule à utiliser. 2- Applications Application n 1 : Une solution est préparée en dissolvant 0,18 mol de sulfate de cuivre (CuSO4) dans de l eau. Le volume de solution obtenue est égal à 100 ml. ① Donner l expression qui permet de calculer la concentration molaire en précisant les unités utilisées. ② Calculer sa concentration molaire en mol/l 5

6 Application n 2 Au laboratoire on doit préparer un volume V = 200 ml d une solution de chlorure de sodium, à une concentration C = 0,1 mol/l. (M NaC l = 58,5 g/mol) 1 Donner l expression de la quantité de matière (n) en fonction de la concentration molaire (C) et du volume (V) de solution. Calculer cette quantité de matière en chlorure de sodium présent dans ce volume V. 2 Exprimer la masse (m) de soluté qu il faut peser en fonction de la quantité de matière (n) et de la masse molaire moléculaire (M). Calculer cette masse. 3 Annoter les schémas du protocole opératoire et Expliquer la démarche à suivre. 6

7 Activité 4 OBJECTIFS Calculer un facteur de dilution et s en servir Utiliser ce facteur de dilution pour réaliser une dilution. 1- Activité : 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? solution? 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 2- Activité : 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 7

8 2-2 Application Dans l éprouvette ci-contre, colorier en vert un volume de 200 ml d une solution de chlorure de nickel. Sa concentration massique est égale a C m = 50 g/l. On veut diluer 3 fois cette solution, en chimie cela signifie que le facteur de dilution est égal à 3 (F = 3). 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 : A retenir Ce nombre est toujours supérieur à 1. Il n a pas d unité. mère. fille. : Représente la concentration initiale et le volume de la solution : Représente la concentration final et le volume de la solution 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 10 ème 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 10 ème. 8

9 4- Applications Exercice n 1 : On veut préparer 100 ml d une solution de chlorure de sodium à 0,05 mol/l a partir d une solution mère de concentration égale à 0,1 mol/l. 1 Calculer le facteur de dilution. 2 Déterminer le volume de solution mère qu il faut prélever. Exercice n 2 : 1 Le facteur de dilution F = 20. Calculer le volume de solution mère qu il faut prélever avec une pipette jaugée pour obtenir 50 ml de solution fille. 2 La solution ainsi obtenue à une concentration de 0,2 g/l. Quelle était la concentration de la solution initiale. 9

10 Exercice n 3 : Pour préparer une solution diluée d acide citrique, on verse 25 ml d une solution mère de concentration 0,1 mol/l, dans une fiole jaugée de 100 ml. 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 technicien de laboratoire a préparé deux solutions S 1 et S 2 d acide éthanoïque. La 1 ère solution (S 1 ) est obtenue en ajoutant 20 ml d acide de concentration 0,1 mol/l à 80 ml d eau. La 2 ème solution (S 2 ) est obtenue en ajoutant 15 ml d acide de concentration 0,125 mol/l à 85 ml d eau. 1 Calculer le facteur de dilution pour chacune des solutions. 2 Déterminer quelle est la solution la plus concentrée. 10