HS2 : Les liquides d’usage courant

HS2.2 COMMENT DETERMINER LA CONCENTRATION D’UNE SUBSTANCE DANS UNE SOLUTION ?

Capacités   : - réaliser une dilution et préparer une solution de concentration donnée ;- calculer une masse molaire moléculaire ;- déterminer la concentration molaire ou massique d’une espèce chimique.

I. COMMENT COMPTER FACILEMENT DES ATOMES ?

Activité 1   : Combien de grains de riz contient un pot de riz ?Un pot rempli de grains de riz est posé sur la table.

1. Evaluer l’ordre de grandeur du nombre de grains de riz présents dans ce pot.

…………………………………………………………………………………………….

2. L’objectif est de compter les grains de riz présents dans le pot : - proposer une expérience avec le matériel nécessaire- réaliser le comptage- écrire le compte-rendu.

………………………………………………………………………………………………………………...

………………………………………………………………………………………………………………...

………………………………………………………………………………………………………………...

………………………………………………………………………………………………………………...

………………………………………………………………………………………………………………...

………………………………………………………………………………………………………………...

Activité 2 Calculer :- le nombre d’atomes d’hydrogène que contient 1 g

d’hydrogène ?- le nombre d’atomes de carbone que contiennent 12 g

de carbone ?- le nombre d’atomes de sodium que contiennent 23 g

de sodium?1

HS2 : Les liquides d’usage courant

……………………………………………………………………………………………...

……………………………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………………………………...

Que constate-t-on ? ………………………………………………………………………………………...

Hydrogène

Carbone

Sodium

Masse d’une mole

Calculer le nombre de moles d’atomes contenues dans 516g de carbone.

………………………………………………………………………………………………………………..

Définition   : La masse molaire, notée M, d’un élément est la

………………………………………………………….

…………………………………………………….Elle s’exprime en

…………………………………….

La quantité de matière, notée n, désigne le

………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………….

n =

Comparer la masse de chaque élément utilisé dans cet énoncé et le nombre de nucléons présents dans chaque atome utilisé.

………………………………………………………………………………………………………………...

Rechercher la masse molaire atomique de différents éléments chimiques :

M( Fe) = .......................... ; M(O)= ..........................  ; M(Ca)= ..........................  ; M( Ar)= ..........................

2

Amedeo Avogadro (1776 – 1856) était le fils d’un magistrat italien de Turin.Il définit un nombre bien précis correspondant au nombre d’atomes dans 12 grammes de carbone 12. Ce nombre est appelé nombre d’Avogadro et égal à la valeur …………….. atomes.Cette unité de mesure se nomme ………………..

HS2 : Les liquides d’usage courant

Calculer la masse molaire des molécules suivantes :- la vanilline C8H8O3

M (C8H8O3 )= 8M(C)+8M(H)+3M(O) =……………………………………….

- la nicotine C10H14N2

……………………………………………………………………………………..

- Le savon de Marseille contient 30% d’oléate de sodium de formule C17H33COONa

……………………………………………………………………………………..

II. COMMENT COMPARER DES SOLUTIONS AQUEUSES ?

Dans la suite du cours, on utilise du sulfate de cuivre CuSO4.Recherche à la maison : citer 4 utilisations du sulfate de cuivre.

- …………………………………………………………………………….

- …………………………………………………………………………….

- …………………………………………………………………………….

- …………………………………………………………………………….

1. Préparation des solutions

Relever les pictogrammes indiqués sur le flacon de sulfate de cuivre et donner

leu signification.

………………………………………………………………………………………………………………...

Indiquer les précautions à prendre.

………………………………………………………………………………………………………………...

On veut préparer 5 solutions de sulfate de cuivre.

Solution

Masse de sulfate de cuivre (g)

Volume de la fiole (mL)

10 50 5 50 20 100 2,5 100 Solution diluée à 1/5 50

Matériel :

3

HS2 : Les liquides d’usage courant

- balance - bouchons - 5 tubes à essais- 3 fioles jaugées de 50mL - 2 fioles jaugées de

100mL- eau distillée

- blouse, lunettes, gants - sulfate de cuivre CuSO4 - entonnoir

Pour les solutions , , et  :a. Peser la quantité de sulfate de cuivre indiquée.b. Introduire, à l’aide de la spatule, dans la fiole indiquée le sulfate de cuivre.c. Remplir à moitié la fiole jaugée avec l’eau distillée puis la fermer avec un

bouchon.d. Agiter la fiole jusqu’à dissolution des cristaux.e. Compléter jusqu’au trait de jauge avec l’eau en plaçant l’œil en face du trait

de jauge.

Pour la solution  :Une dilution au c'est prendre une pipette jaugée de ………. et une fiole jaugée de 50mL.

a. Prélever la solution à l’aide de la pipette munie de son dispositif d’aspiration.

b. Vider le contenu de la pipette dans la fiole jaugée.c. Avec le flacon d'eau distillée, remplir la fiole jusqu’au trait de jauge.

4

HS2 : Les liquides d’usage courant

Verser environ 5 cm3 de chacune des 5 solutions , , , et  dans une série de 5 tubes à essai numérotés de 1 à 5.

Comparer, en plaçant une feuille blanche derrière les tubes, les teintes des solutions obtenues. Classer les solutions de la plus claire à la plus foncée.

………………………………………………………………………………………………………………...

Quelles sont les solutions qui semblent avoir la même teinte de couleur ? ………………………………

Définition   :

La concentration massique, C, d’une espèce chimique est

……………………………………..de cette espèce chimique dissoute dans

……………………de solution. Elle s’exprime en ……………………

C =

2. Exploitation

Déterminer la concentration massique en sulfate de cuivre, en g/L, de chaque solution et compléter la dernière colonne du tableau.

SolutionMasse de sulfate de cuivre (g)

Volume de la fiole (mL)

Concentration massique (g/L)

10 50 5 50 20 100 2,5 100

Solution diluée à 1/5

50

Classer par ordre croissant ces concentrations massiques.

………………………………………………………………………………………………………………...

Rechercher la formule du sulfate de cuivre hydraté.

……………………………………………………

Calculer la masse molaire du sulfate de cuivre hydraté.

…………………………………………………

Calculer la quantité de matière, en mol, contenue dans chaque solution.

………………………………………………………………………………………………………………...

5

HS2 : Les liquides d’usage courant

………………………………………………………………………………………………………………...

Définition   :

La concentration molaire, C, d’une espèce chimique est …………………….

………………………..de cette espèce chimique dissoute dans ……………………de

solution. Elle s’exprime en ………………

C =

Déterminer la concentration molaire en sulfate de cuivre, en mol/L, de chaque solution et compléter la dernière colonne du tableau.

SolutionQuantité de

matière (mol)Volume de la

fiole (mL)Concentration

molaire (mol/L) 50 50 100 100 50

Les solutions qui ont la même concentration massique ont-elles la même concentration molaire ?

………………………………………………………………………………………………………………...

3. Rangement du poste

Vider le contenu des fioles et tubes dans le bac de récupération des produits usages.

Rincer la verrerie et ranger le matériel.

4. Application

On utilise, parfois, le sulfate de cuivre comme algicide pour les piscines. Il est relativement inoffensif pour l’homme à une concentration de 0,001g/L.Une piscine olympique est un bassin de 50 mètres de longueur par 25 mètres de large, qui peut servir pour les compétitions internationales, notamment les Jeux olympiques ; son volume est d'environ 3 000m³.Quelle masse de sulfate de cuivre pourrait-on utiliser dans une piscine olympique ?

………………………………………………………………………………………………………………...

6

HS2 : Les liquides d’usage courant

………………………………………………………………………………………………………………...

III. EXERCICES

EXERCICE 1Un préparateur en pharmacie doit peser 0,15mol de chlorure de sodium (Na+ ; Cl-) pour préparer une solution de sérum physiologique.Quelle masse de chlorure de sodium doit-il peser ?

1. Citer les éléments entrant dans la composition du chlorure de

sodium…………………………..

2. Donner la masse molaire de chaque élément.

……………………………………………………

3. Calculer la masse molaire du chlorure de sodium

…………………………………………………

4. Calculer la masse de chlorure de sodium à peser.

………………………………………………….

EXERCICE 2Le saccharose de formule moléculaire C12H22O11 est le nom scientifique du sucre. Un livre de cuisine donne l’instruction suivante « avec de l’eau, préparer 80mL de sirop contenant 100g de sucre ».

1. Calculer la concentration massique du saccharose dans le

sirop……………………………………

2. Calculer la masse molaire moléculaire du

saccharose………………………………………………

3. Calculer la quantité de matière, en mol, de saccharose contenu dans le

sirop………………………

4. Calculer la concentration molaire du saccharose contenu dans le

sirop…………………………….

EXERCICE 3Un sirop de fraise contient 700g de sucre pour 1L.On verse 20mL de sirop dans un verre puis on ajoute 180mL d’eau.

1. Calculer le volume de liquide contenu dans le

verre…………………………………

2. Le sirop a-t-il été dilué 20fois ?18fois ?10fois ?2fois ?

………………………………

7

HS2 : Les liquides d’usage courant

3. Calculer la masse de sucre contenue dans le

verre……………………………………

EXERCICE 41. Quelle est la concentration massique, en g/L, en calcium dans l’eau minérale

Arvie ? …………….........2. Calculer la masse, en g, de calcium contenue dans une bouteille d’eau Arvie

de 1,25L. ………………………………………………………………………………………………………………...

3. L’apport journalier recommandé en calcium pour une personne adulte est de 800mg. Vérifier que l’indication « 1 litre d’eau d’Arvie apporte 20% de vos besoins quotidiens en calcium… » portée sur l’étiquette est exacte.

…………………………………………………………………4. Calculer la quantité, en mol, de calcium contenue dans une bouteille d’eau

d’Arvie. M(Ca)=40,1g/mol.

………………………………………………………………………………………………………………...

5. En déduire la concentration molaire en calcium dans une bouteille d’Arvie de 1,25L.

………………………………………………………………………………………………………………...

8