La concentration molaire – Tronc Commun Sciences exercices corrigés
❓Exercice 1 : Vrai ou Faux
📝Affirmations à évaluer sur la concentration molaire :
La concentration molaire d’une solution est la quantité de matière de soluté présente dans 1 L de solution.
VRAI
FAUX
La concentration massique \( C_m \) et la concentration molaire \( C \) sont liées par la relation \( C = C_m \times M \).
VRAI
FAUX
Lors d’une dilution, la quantité de matière de soluté augmente car on ajoute de l’eau.
VRAI
FAUX
La relation de dilution s’écrit \( C_i \times V_i = C_f \times V_f \).
VRAI
FAUX
Le facteur de dilution \( f \) est toujours supérieur à 1.
VRAI
FAUX
Une solution saturée contient la quantité maximale de soluté pouvant être dissoute.
VRAI
FAUX
Pour préparer une solution par dissolution, on utilise une fiole jaugée et une balance.
VRAI
FAUX
La concentration molaire s’exprime en g·L-1.
VRAI
FAUX
Lors d’une dilution, la concentration de la solution fille est plus grande que celle de la solution mère.
VRAI
FAUX
Le facteur de dilution \( f \) peut s’exprimer par \( f = \frac{C_i}{C_f} = \frac{V_f}{V_i} \).
VRAI
FAUX
La concentration molaire d’une solution est la quantité de matière de soluté présente dans 1 L de solution.
Explication : C’est la définition même de la concentration molaire \( C = \frac{n}{V} \). Elle s’exprime en mol·L-1.
La concentration massique \( C_m \) et la concentration molaire \( C \) sont liées par la relation \( C = C_m \times M \).
Correction : La bonne relation est \( C = \frac{C_m}{M} \) ou \( C_m = C \times M \). En effet, \( C = \frac{n}{V} = \frac{m}{M \cdot V} = \frac{C_m}{M} \).
Lors d’une dilution, la quantité de matière de soluté augmente car on ajoute de l’eau.
Correction : La quantité de matière de soluté reste constante lors d’une dilution. Seul le volume augmente, ce qui fait diminuer la concentration.
La relation de dilution s’écrit \( C_i \times V_i = C_f \times V_f \).
Explication : Cette relation traduit la conservation de la quantité de matière : \( n_i = n_f \) donc \( C_i V_i = C_f V_f \).
Le facteur de dilution \( f \) est toujours supérieur à 1.
Explication : \( f = \frac{C_i}{C_f} = \frac{V_f}{V_i} \). Comme \( C_i > C_f \) et \( V_f > V_i \), on a toujours \( f > 1 \).
Une solution saturée contient la quantité maximale de soluté pouvant être dissoute.
Explication : Au-delà de la saturation, le soluté en excès ne se dissout plus et on observe un dépôt au fond du récipient.
Pour préparer une solution par dissolution, on utilise une fiole jaugée et une balance.
Explication : La balance permet de peser précisément la masse de soluté, et la fiole jaugée permet d’obtenir un volume précis de solution.
La concentration molaire s’exprime en g·L-1.
Correction : La concentration molaire s’exprime en mol·L-1. La concentration massique, elle, s’exprime en g·L-1.
Lors d’une dilution, la concentration de la solution fille est plus grande que celle de la solution mère.
Correction : La solution fille est moins concentrée que la solution mère : \( C_f < C_i \). C’est le but même d’une dilution.
Le facteur de dilution \( f \) peut s’exprimer par \( f = \frac{C_i}{C_f} = \frac{V_f}{V_i} \).
Explication : D’après la relation de dilution \( C_i V_i = C_f V_f \), on obtient \( \frac{C_i}{C_f} = \frac{V_f}{V_i} = f \).
✏️Exercice 2 : Compléter les phrases à trous
📝Liste des mots / expressions disponibles :
concentration massique
quantité de matière
soluté
solvant
solution aqueuse
dissolution
dilution
solution mère
solution fille
facteur de dilution
fiole jaugée
pipette jaugée
balance
mol·L-1
g·L-1
🔤Phrases à compléter :
La __________ d’une solution est la quantité de matière de __________ présente dans 1 litre de solution.
La __________ est le rapport entre la masse du soluté et le volume de la solution ; elle s’exprime en __________.
La relation entre la concentration molaire \( C \) et la concentration massique \( C_m \) est : \( C = \frac{C_m}{M} \), où \( M \) est la masse molaire du __________.
Lorsqu’on dissout une espèce chimique dans l’eau, on obtient une __________. L’eau est le __________.
La __________ est l’opération qui consiste à ajouter du solvant à une solution pour obtenir une solution moins concentrée.
La solution initiale avant dilution est appelée __________, tandis que la solution diluée obtenue est appelée __________.
Lors d’une dilution, la __________ de soluté reste constante : \( n_i = n_f \).
Le __________ est le nombre \( f = \frac{C_i}{C_f} = \frac{V_f}{V_i} \). Il est toujours supérieur à 1.
Pour préparer une solution par dissolution, on utilise une __________ pour mesurer le volume précis et une __________ pour peser le soluté.
Pour réaliser une dilution, on prélève un volume de __________ à l’aide d’une __________, que l’on verse dans une fiole jaugée contenant déjà un peu d’eau distillée.
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🧪Exercice 3 : Chlorure de cuivre (II)
Dans une solution de chlorure de cuivre (II) \( CuCl_2 \) à 0,1 mol·L-1 :
Quelle est la concentration en ions \( Cu^{2+} \) ? Et en ions \( Cl^- \) ?
Écrire l’équation de dissolution du chlorure de cuivre (II) \( CuCl_2 \) dans l’eau.
Déterminer la concentration molaire des ions \( Cu^{2+} \) dans la solution.
Déterminer la concentration molaire des ions \( Cl^- \) dans la solution.
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💧Exercice 4 : Facteur de dilution
On dispose d’une solution mère de diiode \( I_2 \) de concentration \( C_0 = 2,0 \, \text{mol·L}^{-1} \).
On prélève un volume \( V_0 = 0,2 \, \text{mL} \) de cette solution mère, que l’on verse dans une fiole jaugée de \( V = 100 \, \text{mL} \). On complète avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge.
Combien de fois dilue-t-on la solution initiale ? (Déterminer le facteur de dilution \( \gamma \))
Quelle quantité de matière en diiode \( I_2 \) a-t-on dissoute dans les 100 mL de la solution diluée ?
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🧪Exercice 5: Sulfate de cuivre pentahydraté
Quelle masse de \( CuSO_4 \cdot 5H_2O \) (sulfate de cuivre pentahydraté) faut-il utiliser pour préparer 100 mL de solution de sulfate de cuivre II de concentration 0,1 mol·L-1 ?
📊 Données :
Masses atomiques molaires en g·mol-1 :
\( Cu = 63,5 \) \( S = 32 \) \( O = 16 \) \( H = 1 \)
Déterminer la masse de \( CuSO_4 \cdot 5H_2O \) à utiliser.
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💉Exercice 6: Chlorure de sodium (Sérum physiologique)
Le sérum physiologique est une solution de chlorure de sodium. Une préparation pour une perfusion contient 0,9% en masse de \( NaCl \).
📊 Données :
Masses atomiques molaires en g·mol-1 :
\( Na = 23 \) \( Cl = 35,5 \)
Déterminer la concentration massique de cette solution en prenant pour la masse volumique de la solution : \( \rho = 1,0 \, \text{g/cm}^3 \).
En déduire sa concentration molaire.
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⚗️Exercice 7: Chlorure de baryum
On dissout 31,2 g de chlorure de baryum (\( BaCl_2 \)) dans 100 mL d’eau. La densité de la solution est 1,24.
📊 Données :
Masses atomiques molaires en g·mol-1 :
\( Ba = 137 \) \( Cl = 35,5 \)
Quelle est la concentration massique \( C_m \) de cette solution ?
Quelle est la concentration des espèces ioniques dans la solution ?
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🧪Exercice 8: Sulfate de cuivre
On veut préparer une solution de sulfate de cuivre à une concentration C = 0,1 mol·L-1.
Le sulfate de cuivre a pour formule brute \( CuSO_4 \cdot 5H_2O \).
Sachant que la solubilité du sulfate de cuivre est de l’ordre de 350 g·L-1 à 20°C, peut-on préparer la solution de concentration C ? Justifier par un calcul.
📊 Données :
Masses atomiques molaires en g·mol-1 :
\( Cu = 63,5 \) \( S = 32,0 \) \( O = 16,0 \) \( H = 1,0 \)
Peut-on préparer cette solution ? Justifier par un calcul.
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🧪Exercice 9: Préparation d’une solution de glucose
On dissout un échantillon de glucose (\( C_6H_{12}O_6 \)) de masse égale à 1,80 g dans une quantité d’eau suffisante pour préparer 50 mL de solution.
1- Préparation de la solution mère
Calculer la masse molaire du glucose.
Calculer la concentration molaire \( C \) de la solution.
2- Dilution de la solution
Quelles sont les opérations à réaliser pour préparer 100 mL d’une solution de concentration \( C’ = \dfrac{C}{10} \) à partir de la solution mère précédemment préparée ? Nommez la verrerie utilisée.
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🧪Exercice 10: Préparation d’une solution de sulfate cuivrique
Un technicien de laboratoire veut préparer 500 mL d’une solution de sulfate de cuivre (II) de concentration C = 0,10 mol/L.
Le laboratoire dispose de sulfate de cuivre (II) hydraté (solide de formule \( CuSO_4 \cdot 5H_2O \)).
Décrire le protocole que doit suivre le technicien et faire les calculs nécessaires.
📊 Données :
Masses molaires en g·mol-1 :
\( M(Cu) = 63,5 \) \( M(S) = 32,0 \) \( M(O) = 16,0 \) \( M(H) = 1,0 \)
Décrire le protocole et faire les calculs nécessaires.
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🧪Exercice 11: Solution d’acide nitrique commerciale
À partir d’une solution commerciale d’acide nitrique de densité d = 1,33 et de pourcentage en acide nitrique : 52,5 %, on veut préparer, par dilution, V₂ = 1 litre d’acide nitrique de concentration C₂ = 0,1 mol/L.
📊 Données :
Masses molaires en g·mol-1 :
\( M(H) = 1 \) \( M(N) = 14 \) \( M(O) = 16 \)
Masse volumique de l’eau : \( \rho_{eau} = 1000 \, \text{g/L} \)
Calculer la concentration de la solution « mère ».
Décrire la façon de préparer la solution diluée.
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🧪Exercice 12: Quelques solutions
Un litre d’une solution aqueuse de chlorure de sodium contient 0,02 mol de soluté. Calculer la quantité de soluté contenu dans 50 mL de cette solution.
Un litre d’une solution aqueuse de sulfate de cuivre(II) \( CuSO_4 \) contient 0,10 mol de \( CuSO_4 \) (le soluté). Calculer la quantité de matière et la masse de soluté présent dans 100 mL de cette solution.
Calculer le volume de cette solution (question 2) qui contient 1 g de soluté.
Indiquer les formules des composés ioniques correspondantes aux noms ci-dessous :
• Nitrate de calcium : _________________
• Sulfate d’ammonium : _________________
• Carbonate de sodium : _________________
• Chlorure de magnésium : _________________
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🔬Exercice 13: Étude d’une solution d’éosine
L’éosine est utilisée pour une propriété colorante, asséchante et antiseptique. Sa formule est \( C_{20}H_6O_5Br_4Na_2 \).
Calculer la masse molaire moléculaire de l’éosine.
On prépare une solution mère en introduisant une masse \( m = 50,0 \, \text{g} \) d’éosine dans une fiole jaugée de 250 mL contenant de l’eau distillée. Calculer la quantité de matière en éosine que représente cette masse.
Après avoir dissout l’éosine dans l’eau de la fiole, on ajuste le niveau du liquide au trait de jauge. Calculer la concentration \( C_0 \) de la préparation.
Avec une pipette jaugée, on prélève 20,0 mL de la solution mère pour l’introduire dans une fiole jaugée de 200 mL. Après ajustage au trait de jauge avec de l’eau distillée, on obtient la solution \( S_1 \). Calculer la concentration en éosine \( C_1 \) de la solution \( S_1 \).
Calculer la concentration massique en \( \text{g·L}^{-1} \) en éosine de la solution \( S_1 \).
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⚠️Exercice 14: Solution déboucheur (Soude + Ammoniac)
Les liquides utilisés pour déboucher les canalisations, essentiellement constitués de solutions concentrées d’hydroxyde de sodium (soude), sont très corrosifs.
Pour éviter les accidents domestiques dus à la confusion de ces liquides avec des boissons, on y ajoute de l’ammoniac d’odeur très désagréable.
📊 Données :
• Densité du liquide : \( d = 1,20 \)
• Pourcentage massique de soude : \( P = 20,0\% \)
• Masse molaire de la soude : \( M = 40,0 \, \text{g·mol}^{-1} \)
• Concentration en ammoniac : \( C_{NH_3} = 8,50 \, \text{mmol·L}^{-1} \)
• Volume molaire gazeux : \( V_m = 24,0 \, \text{L·mol}^{-1} \)
Quelle est la masse de soude contenue dans 1 L de solution ?
En déduire la concentration molaire \( c \) de soude dans cette solution.
Quelle est la formule de l’ammoniac ?
Quel volume d’ammoniac gazeux a-t-on dissous dans 1 L de solution ? (On se placera dans les conditions où le volume molaire est de 24,0 L·mol-1).
Quelles précautions doit-on prendre lors de l’utilisation de cette solution ?
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La concentration molaire – Tronc Commun Sciences exercices corrigés