Ressources · 2ⁿᵈᵉ · Physique-Chimie (2nde)
Fiche de révision : Solutions aqueuses et concentrations
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.
Solutions aqueuses : concentration en masse et dosage par étalonnage
Fiche méthode
(Physique-chimie 2de · Constitution et transformations de la matière · Les solutions aqueuses, un exemple de mélange)
La démarche pour toute question sur une solution
1. Je nomme le soluté et le solvant et je repère le volume de la solution finale.
2. Je convertis : masses en g, volumes en L.
3. J’écris la relation : Cm = m ÷ V, Cm,0 × V0 = Cm,1 × V1 ou l’équation de la droite d’étalonnage, puis j’isole l’inconnue.
4. Je calcule et je conclus par une phrase, avec l’unité et la verrerie s’il s’agit d’un protocole.
Cas 1 · Calculer une concentration en masse
Réflexe — soluté = ce qui est dissous ; V = volume de la solution, en litres ; Cm = m ÷ V.
Exemple. On dissout 2,5 g de chlorure de calcium dans de l’eau et l’on obtient 200 mL de solution. Calculer Cm.
Soluté : le chlorure de calcium ; solvant : l’eau. V = 0,200 L.
Cm = 2,5 ÷ 0,200 = 12,5 g/L.
Attention — ρ = msolution ÷ V compte aussi l’eau : ce n’est pas Cm.
Cas 2 · Exploiter une concentration maximale
Réflexe — un dépôt qui ne se dissout plus : solution saturée, Cm = Cm,max ; Cm,max = m du résidu sec ÷ V.
Exemple. On évapore 20,0 mL d’une solution saturée d’un sel S à 20 °C : il reste 1,48 g de solide. Calculer Cm,max.
Cm,max = 1,48 ÷ 0,0200 = 74 g/L à 20 °C.
Au-delà de 74 g/L, le sel ne se dissout plus à cette température.
Attention — Cm,max se donne avec sa température ; « masse dissoute dans 1 L d’eau » n’est pas une concentration en masse.
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Cas 3 · Préparer une solution par dissolution
Réflexe — m = Cm × V ; pesée, fiole jaugée aux trois quarts, dissolution, trait de jauge, homogénéisation.
Exemple. Préparer 50,0 mL de solution de glucose à 20 g/L.
m = 20 × 0,0500 = 1,0 g de glucose.
Balance, coupelle, entonnoir, fiole jaugée de 50,0 mL, eau distillée.
Attention — on complète jusqu’au trait de jauge ; on ne verse pas 50 mL d’eau sur le solide.
Cas 4 · Préparer une solution par dilution
Réflexe — F = Cm,0 ÷ Cm,1, puis V0 = V1 ÷ F ; pipette jaugée de V0, fiole jaugée de V1.
Exemple. Préparer 100,0 mL de solution à 0,50 g/L à partir d’une solution mère à 5,0 g/L.
F = 5,0 ÷ 0,50 = 10, donc V0 = V1 ÷ F = 100,0 ÷ 10 = 10,0 mL.
Pipette jaugée de 10,0 mL, fiole jaugée de 100,0 mL.
Attention — F > 1 et V0 < V1 : multiplier V1 par F est une erreur.
Cas 5 · Doser par étalonnage
Réflexe — mesure dans la gamme ? Lecture ou calcul sur la droite, puis × F si l’on a dilué.
Exemple. Étalons d’un sel S, de 0 à 80 g/L : ρ = 0,998 + 6,0 × 10⁻⁴ × Cm (ρ en g/mL, Cm en g/L). Une solution de S a ρ = 1,025 g/mL. Cm ?
1,025 est dans la gamme (de 0,998 à 1,046 g/mL).
Cm = (1,025 − 0,998) ÷ (6,0 × 10⁻⁴) = 45 g/L.
Attention — une échelle de teintes donne un encadrement, pas une valeur.
Les pièges
- Diviser par le volume d’eau versé au lieu du volume de la solution.
- Oublier de convertir les mL en L (résultat 1 000 fois trop petit).
- Confondre la masse volumique d’une solution et la concentration en masse de son soluté.
- Écrire V0 = V1 × F, ou ajouter V1 d’eau au lieu de compléter jusqu’à V1.
- Faire la moyenne de deux concentrations pour un mélange : on additionne les masses de soluté.
- Utiliser une courbe d’étalonnage hors de sa gamme.
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