Exercices avec la concentration en quantité de matière

  • Post last modified:4 novembre 2021
  • Temps de lecture :3 min de lecture
  • Post category:Mathématiques / Seconde

Formule à savoir :

Pour un soluté :

Formule de la concentration en quantité de matière en fonction de la quantité de matière et du volume
Formule d'une espèce chimique ionique dissoute en fonction de sa quantité de matière et du volume de la solution

Je sais effectuer un calcul si …

  • J’ai écrit la formule littérale adéquate
  • J’ai personnalisé la formule littérale
  • J’ai calculé correctement (calculette + conversion)
  • J’ai mis le bon nombre de chiffres significatifs CS
  • J’ai mis la bonne unité à la fin du calcul

Exercice 1 : Soude

Pour préparer 250 mL d’une solution aqueuse de soude (ou hydroxyde de sodium NaOH), nous avons prélever 0,021 mole de soude et l’avons dissout dans une fiole de 250 mL. Quelle est la concentration en quantité de matière de soude en mol/L ?

Donc la concentration en quantité de matière de soude est de 84 mmol/L

Exercice 2 : Volume de solution

On souhaite prélever un volume de solution contenant 0,10 mole de sulfate de fer (FeSO4) qui se trouve dissout dans une solution à 5,40 mol/L. Déterminer le volume de solution à prélever avec une pipette.

Donc le volume de solution à prélever sera de 19 mL. Vu la précision et la valeur, on utilisera une pipette graduée et non une pipette jaugée.

Exercice 3 : Masse de sel

Un chimiste veut préparer une solution de sel (chlorure de sodium NaCl) avec une concentration molaire de 0,21 mol/L. Quelle masse de sel devra-t-il prélever pour réaliser un solution de 650 mL ?

Résolution pas à pas d'un calcul sur la quantité de matière de sel dans une solution

On peut alors calculer la masse puisque la masse molaire de sel se détermine facilement.

Résolution pas à pas d'un calcul sur la masse de sel connaissant sa masse molaire

Donc la masse de sel à prélever, avec une spatule et une balance, est de 8,2 g. Il faudra utiliser une balance de laboratoire précise au dixième de gramme près (ou au centième ; cela marche aussi)

Exercice 4 : Concentration des ions dissouts

On dispose d’une solution de nitrate de cuivre II, de formule chimique Cu(NO3)2, ayant une concentration en quantité de matière C1 = 0,35 mol/L. Déterminer les concentrations effectives des ions dissouts dans la solution aqueuse de nitrate de cuivre II.

Équation de dissolution : Cu(NO3)2 —> Cu2+ + 2 NO3

Une simple lecture de cette équation nous permet de dire qu’il se formera suite à la dissolution de 1 mole de Cu(NO3)2 :

  • 1 mole de Cu2+
  • 2 mole de NO3.

En écriture symbolique, cela se traduit par :

  • nf (Cu2+) = ni (CuNO3)2)
  • nf (NO3) = 2 ni (CuNO3)2)

Donc si on divise par le volume de solution V(solution) on obtient :

Calculs détaillés de la quantité de matière et concentration des ions dissouts à l'aide de l’équation de dissolution

Donc

Calculs détaillés de la concentration des ions dissouts

Exercice 5 : Masse à prélever pour une certaine quantité d'ions

On souhaite préparer, par dissolution de nitrate de cuivre II solide (formule chimique Cu(NO3)2, 200 mL de solution qui aura une concentration en ion nitrate NO3 de 2,4 x 10-2 mol/L. Quelle masse de nitrate de cuivre II solide devra-t-on peser ?

De l’exercice 4 précédent, on sait maintenant que :

  • nf (NO3) = 2 ni (Cu(NO3)2)

Donc si on divise chaque membre de la relation précédente par V(solution), on arrive à :

  • [NO3] = 2 C (Cu(NO3)2)
  • Alors C (Cu(NO3)2) = [NO3] /2 = 1,2 × 10-2 mol/L

Donc

  • m = Cm · V(solution)
  • m = M(Cu(NO3)2) · C · V(solution)
  • m = 187,5 × 2,4 × 10-2 × 0,200 = 0,90 g

Donc la masse de nitrate de cuivre II à prélever, avec une spatule et une balance, est de 0,90 g. Il faudra utiliser une balance de laboratoire précise au centième de gramme près.

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