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Physique-Chimie (2nde) 2ⁿᵈᵉ

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Solutions aqueuses : concentration en masse et dosage par étalonnage

Solvant, soluté et concentration en masse, à ne pas confondre avec la masse volumique ; concentration maximale et solution saturée ; préparer une solution par dissolution et choisir la verrerie ; diluer une solution et calculer un facteur de dilution ; doser par étalonnage avec une échelle de teintes ou une mesure de masse volumique.

À propos de cette page
Un devoir surveillé d’une heure sur 20 points, calculatrice autorisée, avec son corrigé : une solution de chlorure de potassium, la concentration maximale d’un sel à deux températures, une dilution d’érythrosine, le colorant d’une boisson et le sucre d’un jus de raisin.
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Devoir surveillé · ★★ et ★★★ · Durée 60 min · Noté sur 20
60:00
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Devoir surveillé – Solutions aqueuses : concentration en masse et dosage par étalonnage

Durée : 60 min – Calculatrice autorisée – Sur 20 points · Physique-Chimie (2nde) 2ⁿᵈᵉ

Nom : Date : Note : / 20

Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.

Exercice 1 – Une solution de chlorure de potassium ★★

(4 pts)

On dissout 3,15 g de chlorure de potassium dans de l’eau distillée, dans une fiole jaugée de 250,0 mL que l’on complète jusqu’au trait de jauge.

  1. a)Nommer le solvant et le soluté. La solution est-elle aqueuse ? Justifier.
  2. b)Calculer la concentration en masse en chlorure de potassium de cette solution.
  3. c)La masse volumique de cette solution vaut 1,006 kg/L. Expliquer pourquoi cette valeur est très différente du résultat de la question précédente.
  4. d)Calculer la masse de chlorure de potassium contenue dans 40,0 mL de cette solution.

Exercice 2 – La concentration maximale d’un sel ★★

(4 pts)

On veut connaître la concentration maximale d’un sel Z dans l’eau. À 20 °C, on agite de l’eau avec un excès de Z, on filtre, puis on évapore 10,0 mL du filtrat : il reste 2,35 g de solide. On recommence à 50 °C : il reste 3,02 g de solide.

  1. a)Pourquoi met-on un excès de Z, puis filtre-t-on avant l’évaporation ? Comment qualifie-t-on la solution filtrée ?
  2. b)Calculer la concentration maximale de Z à 20 °C et à 50 °C.
  3. c)Comment la concentration maximale de Z varie-t-elle avec la température ?
  4. d)On refroidit de 50 °C à 20 °C 100 mL de solution saturée à 50 °C ; on admet que le volume ne change pas. Calculer la masse de cristaux qui apparaissent.

Exercice 3 – Préparer une solution fille ★★

(4 pts)

On dispose d’une solution mère d’érythrosine (colorant rouge E127) de concentration Cm,0 = 0,72 g/L, préparée par dissolution dans une fiole jaugée de 500,0 mL. On veut préparer V1 = 200,0 mL de solution fille de concentration Cm,1 = 0,090 g/L.

  1. a)Calculer la masse d’érythrosine pesée pour préparer la solution mère.
  2. b)Calculer le facteur de dilution.
  3. c)En déduire le volume V0 de solution mère à prélever ; nommer la verrerie utilisée et rédiger les étapes de la dilution.
  4. d)Un élève écrit V0 = V1 × F. Calculer la valeur qu’il obtient et expliquer pourquoi elle est absurde.

Exercice 4 – Le colorant d’une boisson ★★★

(4 pts)

Une boisson est colorée en bleu par du bleu brillant (colorant E133). À partir d’une solution mère S0 de bleu brillant à 50,0 mg/L, on prépare dans des fioles jaugées de 10,0 mL une échelle de teintes : 2,0 ; 4,0 ; 6,0 ; 8,0 et 10,0 mg/L. Dans un tube identique, la boisson pure est plus foncée que l’étalon à 10,0 mg/L ; diluée 4 fois, elle a la teinte du tube « inconnu » ci-dessous.
n° 12,0n° 24,0n° 36,0n° 48,0n° 510,0inconnu?Cm en mg/L

  1. a)Calculer le volume de S0 à prélever pour préparer l’étalon à 6,0 mg/L, et nommer la verrerie de prélèvement.
  2. b)Pourquoi ne peut-on rien conclure avec la boisson pure ?
  3. c)Encadrer la concentration en masse en bleu brillant de la boisson.
  4. d)Encadrer la masse de bleu brillant contenue dans une bouteille de 50 cL de cette boisson.

Exercice 5 – Le sucre d’un jus de raisin ★★★

(4 pts)

On mesure la masse volumique d’étalons de glucose et l’on trace la courbe d’étalonnage ci-dessous. On admet que les sucres du jus de raisin se comportent comme le glucose. 20,0 mL de jus, prélevés à la pipette jaugée, ont une masse de 21,22 g.
02550751001251501752000,9901,0001,0101,0201,0301,0401,0501,0601,0701,080Cm (g/L)ρ (g/mL)

  1. a)La masse volumique est-elle proportionnelle à la concentration en masse ? Justifier à l’aide de la courbe.
  2. b)Calculer la masse volumique du jus et vérifier qu’elle est dans la gamme d’étalonnage.
  3. c)Calculer le coefficient directeur de la droite, puis la concentration en masse en sucres du jus.
  4. d)Calculer la masse de sucres contenue dans un verre de 20 cL de ce jus.

Bon courage !

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Voir le corrigé et le barème
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Corrigé et barème – Solutions aqueuses : concentration en masse et dosage par étalonnage

Durée : 60 min – Calculatrice autorisée – Sur 20 points · Physique-Chimie (2nde) 2ⁿᵈᵉ

Exercice 1 – Une solution de chlorure de potassium ★★

(4 pts)
  1. a)Solvant : l’eau, espèce très majoritaire avec laquelle on complète la fiole ; soluté : le chlorure de potassium, que l’on dissout. Le solvant est l’eau : la solution est aqueuse. (1)
  2. b)V = 250,0 mL = 0,2500 L. Cm = m ÷ V = 3,15 ÷ 0,2500 = 12,6 g/L. (1)
  3. c)ρ = 1,006 kg/L = 1 006 g/L : c’est la masse d’un litre de solution entière, eau comprise. La concentration en masse ne compte que le soluté dissous : 12,6 g par litre. Les deux grandeurs s’expriment en g/L mais ne mesurent pas la même chose. (1)
  4. d)m = Cm × V = 12,6 × 0,0400 = 0,504 g. (1)

Erreur fréquente — Confondre la masse volumique (toute la solution, ≈ 1 000 g/L) et la concentration en masse (le soluté seul, souvent quelques g/L).

Exercice 2 – La concentration maximale d’un sel ★★

(4 pts)
  1. a)Avec un excès, il reste du solide : la solution a atteint la concentration maximale, elle est saturée. On filtre pour retirer le solide non dissous, qui fausserait la pesée du résidu. (1)
  2. b)À 20 °C : Cm,max = 2,35 ÷ 0,0100 = 235 g/L. À 50 °C : Cm,max = 3,02 ÷ 0,0100 = 302 g/L. (1)
  3. c)Elle augmente avec la température : de 235 g/L à 20 °C à 302 g/L à 50 °C. (1)
  4. d)À 50 °C, 100 mL contiennent 302 × 0,100 = 30,2 g de Z ; à 20 °C, ils ne peuvent en garder que 235 × 0,100 = 23,5 g. Il apparaît 30,2 − 23,5 = 6,7 g de cristaux. (1)

Le point clé — Une concentration maximale se donne toujours avec sa température : une solution saturée à chaud laisse cristalliser le soluté en trop quand elle refroidit.

Exercice 3 – Préparer une solution fille ★★

(4 pts)
  1. a)m = Cm,0 × V = 0,72 × 0,5000 = 0,36 g d’érythrosine. (1)
  2. b)F = Cm,0 ÷ Cm,1 = 0,72 ÷ 0,090 = 8,0. (1)
  3. c)V0 = V1 ÷ F = 200,0 ÷ 8,0 = 25,0 mL. Verser un peu de solution mère dans un bécher ; prélever 25,0 mL avec une pipette jaugée de 25,0 mL munie d’une propipette ; les verser dans une fiole jaugée de 200,0 mL ; compléter à l’eau distillée jusqu’au trait de jauge ; boucher et homogénéiser. (1)
  4. d)200,0 × 8,0 = 1 600 mL : on ne peut pas prélever plus de solution mère que le volume final de solution fille. Comme F > 1, il faut V0 = V1 ÷ F, plus petit que V1. (1)

Méthode — Facteur de dilution d’abord (rapport des concentrations), puis V0 = V1 ÷ F : le volume prélevé est toujours plus petit que le volume final.

Exercice 4 – Le colorant d’une boisson ★★★

(4 pts)
  1. a)La masse de colorant se conserve : V0 = Cm,1 × V1 ÷ Cm,0 = 6,0 × 10,0 ÷ 50,0 = 1,20 mL, prélevés à la pipette graduée, puis complétés à 10,0 mL dans la fiole jaugée. (1)
  2. b)Sa teinte est plus foncée que celle du dernier étalon : elle est hors de la gamme. On sait seulement que sa concentration dépasse 10,0 mg/L, sans pouvoir la situer ; d’où la dilution. (1)
  3. c)La boisson diluée est entre les tubes n° 3 et n° 4 : 6,0 mg/L < Cm < 8,0 mg/L. La dilution a divisé la concentration par 4 : 24 mg/L < Cm < 32 mg/L pour la boisson. (1)
  4. d)V = 50 cL = 0,50 L. m = Cm × V : 24 × 0,50 = 12 mg et 32 × 0,50 = 16 mg. La bouteille contient entre 12 mg et 16 mg de bleu brillant. (1)

Repère — Une échelle de teintes donne un encadrement ; après une dilution de facteur F, on multiplie les deux bornes par F.

Exercice 5 – Le sucre d’un jus de raisin ★★★

(4 pts)
  1. a)Les points sont alignés, mais la droite ne passe pas par l’origine : pour Cm = 0, ρ = 0,998 g/mL (eau pure). ρ n’est donc pas proportionnelle à Cm. (1)
  2. b)ρ = 21,22 ÷ 20,0 = 1,061 g/mL, compris entre 0,998 et 1,074 g/mL : la mesure est dans la gamme. (1)
  3. c)Coefficient directeur : a = (1,074 − 0,998) ÷ 200, soit a = 3,8 × 10⁻⁴ (ρ en g/mL, Cm en g/L). Cm = (1,061 − 0,998) ÷ (3,8 × 10⁻⁴) = 0,063 ÷ (3,8 × 10⁻⁴) ≈ 166 g/L (une lecture graphique donne environ 165 g/L). (1)
  4. d)m = Cm × V = 166 × 0,20 ≈ 33 g de sucres dans le verre. (1)

Astuce — L’équation de la droite d’étalonnage s’écrit ρ = 0,998 + a × Cm : on isole Cm = (ρ − 0,998) ÷ a, sans oublier l’ordonnée à l’origine.

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Ce contrôle de physique-chimie (2nde) 2ⁿᵈᵉ en bref

Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Solutions aqueuses : concentration en masse et dosage par étalonnage » : 5 exercices, 60 minutes, noté sur 20. Le sujet et le corrigé sont téléchargeables en PDF, prêts à imprimer, pour travailler comme en classe.

  • Exercice 1 — Une solution de chlorure de potassium ★★/ 4 pts
  • Exercice 2 — La concentration maximale d’un sel ★★/ 4 pts
  • Exercice 3 — Préparer une solution fille ★★/ 4 pts
  • Exercice 4 — Le colorant d’une boisson ★★★/ 4 pts
  • Exercice 5 — Le sucre d’un jus de raisin ★★★/ 4 pts

Notions évaluées

Solution, solvant, soluté, solution aqueuse, concentration en masse, masse volumique, concentration maximale, solution saturée, dissolution, fiole jaugée, pipette jaugée, variabilité d’une mesure de volume, dilution, solution mère, solution fille, facteur de dilution, mélange de solutions, dosage par étalonnage, solutions étalons, échelle de teintes, courbe d’étalonnage.

Pour préparer ce contrôle

  1. Relire le cours et la fiche de révision.
  2. Refaire les exercices corrigés.
  3. Se tester avec le QCM (24 questions).
  4. Faire ce sujet en conditions réelles — 60 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.

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Questions fréquentes sur ce sujet
Combien de temps dure ce contrôle sur « Solutions aqueuses : concentration en masse et dosage par étalonnage » ?
60 minutes pour 5 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
Le corrigé est-il fourni ?
Oui : le corrigé complet est fourni en PDF (bouton « Télécharger le corrigé »), avec le barème exercice par exercice.
Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
Oui : c'est un devoir surveillé complet de 60 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
Ce sujet suit-il le programme de physique-chimie (2nde) de seconde ?
Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Solutions aqueuses : concentration en masse et dosage par étalonnage » du programme officiel de physique-chimie (2nde) en seconde, soit : identifier le soluté et le solvant ; distinguer masse volumique et concentration en masse ; concentration en masse, concentration maximale d’un soluté ; déterminer une concentration en masse à partir du mode opératoire d’une dissolution ou d’une dilution ; variabilité du volume mesuré par une verrerie, choix de la verrerie ; dosage par étalonnage avec une échelle de teintes ou une mesure de masse volumique ; utiliser une grandeur quotient.
Bloqué sur ce chapitre ?

Moi c'est Ben, j'ai créé ce site pour aider le plus d'élèves possible, partout en France. Je peux aussi reprendre avec toi ce qui coince en cours particulier : en visio, ou à domicile si tu es à Marseille.

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