Ressources · 2ⁿᵈᵉ · Physique-Chimie (2nde)
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
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile ★ — 12 questions
Dans une eau salée, le chlorure de sodium est :
- A. le solvant
- B. la solution
- C. le soluté
- D. le précipité
Réponse
C. le soluté — Le chlorure de sodium est l’espèce dissoute : c’est le soluté. L’eau, très majoritaire, est le solvant ; l’ensemble forme la solution.
Une solution est dite aqueuse lorsque :
- A. son solvant est l’eau
- B. son soluté est l’eau
- C. elle est incolore
- D. elle contient un gaz dissous
Réponse
A. son solvant est l’eau — « Aqueuse » qualifie le solvant : c’est l’eau. Une solution aqueuse peut être colorée et contenir des solutés solides, liquides ou gazeux.
L’unité usuelle de la concentration en masse est :
- A. le litre par gramme (L/g)
- B. le gramme-litre (g·L)
- C. le kilogramme (kg)
- D. le gramme par litre (g/L)
Réponse
D. le gramme par litre (g/L) — Cₘ = m ÷ V : une masse divisée par un volume, donc des grammes par litre.
Diluer une solution, c’est :
- A. lui ajouter du soluté
- B. lui ajouter du solvant
- C. évaporer une partie du solvant
- D. la filtrer
Réponse
B. lui ajouter du solvant — On ajoute du solvant : la masse de soluté ne change pas, le volume augmente, la concentration diminue. Évaporer le solvant ferait l’inverse.
Pour prélever précisément 10,0 mL de solution mère, on utilise :
- A. un bécher
- B. une pipette jaugée
- C. une éprouvette graduée
- D. un erlenmeyer
Réponse
B. une pipette jaugée — La pipette jaugée délivre un volume précis. L’éprouvette est moins précise ; bécher et erlenmeyer ne servent pas à mesurer.
Une solution saturée est une solution dans laquelle :
- A. il ne reste plus de solvant
- B. le soluté s’est évaporé
- C. la concentration est nulle
- D. le soluté ajouté ne se dissout plus
Réponse
D. le soluté ajouté ne se dissout plus — Sa concentration a atteint la concentration maximale du soluté : tout soluté ajouté reste au fond à l’état solide.
Dans la relation Cₘ = m ÷ V, le volume V est celui :
- A. de la solution obtenue
- B. du solvant versé au départ
- C. du soluté avant dissolution
- D. de l’eau qui s’évapore
Réponse
A. de la solution obtenue — La concentration en masse se rapporte au volume de la solution finale, que l’on obtient en complétant au trait de jauge d’une fiole.
Une fiole jaugée sert à :
- A. prélever un petit volume précis
- B. peser le soluté
- C. contenir un volume précis de solution
- D. chauffer une solution
Réponse
C. contenir un volume précis de solution — La fiole jaugée contient un volume précis, marqué par son trait de jauge. Pour prélever, on utilise une pipette jaugée.
La masse volumique d’une solution aqueuse peu concentrée est voisine de :
- A. 1 g/L
- B. 10 g/L
- C. 100 g/L
- D. 1 000 g/L
Réponse
D. 1 000 g/L — Un litre de solution aqueuse diluée a une masse voisine de celle d’un litre d’eau, environ 1 000 g : ρ ≈ 1 000 g/L, alors que Cₘ vaut souvent quelques g/L.
Dans un dosage par étalonnage, les solutions étalons sont :
- A. de concentration inconnue
- B. de concentrations connues
- C. des solvants purs
- D. toutes de même concentration
Réponse
B. de concentrations connues — Les étalons, de concentrations connues et différentes, forment la gamme à laquelle on compare la solution à doser.
Dans une échelle de teintes, le tube le plus foncé est celui qui :
- A. est le moins concentré en espèce colorée
- B. contient le plus de solvant
- C. est le plus concentré en espèce colorée
- D. contient une solution saturée
Réponse
C. est le plus concentré en espèce colorée — Dans des tubes identiques remplis du même volume, plus la concentration de l’espèce colorée est grande, plus la teinte est foncée.
La concentration maximale d’un solide dissous dans l’eau dépend notamment :
- A. de la température
- B. de la forme du récipient
- C. du volume de solution préparé
- D. de la couleur du flacon
Réponse
A. de la température — La concentration maximale dépend du soluté, du solvant et de la température ; elle ne dépend pas de la quantité de solution préparée.
Niveau moyen ★★ — 12 questions
On dissout 2,8 g de soluté et l’on obtient 400 mL de solution. La concentration en masse vaut :
- A. 1,1 g/L
- B. 7,0 g/L
- C. 0,0070 g/L
- D. 14 g/L
Réponse
B. 7,0 g/L — Cₘ = 2,8 ÷ 0,400 = 7,0 g/L. Le résultat 0,0070 g/L vient de l’oubli de conversion des millilitres en litres.
Masse de soluté contenue dans 65 mL d’une solution à 12 g/L :
- A. 780 g
- B. 0,18 g
- C. 5,4 g
- D. 0,78 g
Réponse
D. 0,78 g — m = Cₘ × V = 12 × 0,065 = 0,78 g. Avec V en mL, on trouverait 780 g, une masse absurde.
On passe d’une solution à 9,6 g/L à une solution à 0,24 g/L. Le facteur de dilution vaut :
- A. 40
- B. 0,025
- C. 4,0
- D. 400
Réponse
A. 40 — F = Cₘ,₀ ÷ Cₘ,₁ = 9,6 ÷ 0,24 = 40 ; un facteur de dilution est toujours supérieur à 1.
Pour préparer 1,000 L de solution à 3,0 g/L à partir d’une solution mère à 60 g/L, on prélève :
- A. 20,0 mL
- B. 5,0 mL
- C. 50,0 mL
- D. 0,050 mL
Réponse
C. 50,0 mL — F = 60 ÷ 3,0 = 20 et V₀ = 1 000 ÷ 20 = 50,0 mL.
Masse de soluté à peser pour préparer 250,0 mL de solution à 8,0 g/L :
- A. 32 g
- B. 0,032 g
- C. 2 000 g
- D. 2,0 g
Réponse
D. 2,0 g — m = Cₘ × V = 8,0 × 0,2500 = 2,0 g. Diviser au lieu de multiplier donnerait 32 g.
On évapore 5,0 mL d’une solution saturée : il reste 1,2 g de solide. La concentration maximale vaut :
- A. 240 g/L
- B. 6,0 g/L
- C. 0,24 g/L
- D. 24 g/L
Réponse
A. 240 g/L — Cₘ,max = m ÷ V = 1,2 ÷ 0,0050 = 240 g/L, à la température de l’expérience.
50,0 mL d’une solution ont une masse de 51,5 g et contiennent 4,0 g de soluté. La concentration en masse du soluté vaut :
- A. 1 030 g/L
- B. 950 g/L
- C. 80 g/L
- D. 1,03 g/L
Réponse
C. 80 g/L — Cₘ = 4,0 ÷ 0,0500 = 80 g/L. Le résultat 1 030 g/L est la masse volumique (51,5 ÷ 0,0500), qui compte toute la solution.
Une solution diluée 5 fois a une teinte comprise entre celles des étalons à 4,0 et 6,0 mg/L. La solution de départ :
- A. est entre 0,80 et 1,2 mg/L
- B. est entre 20 et 30 mg/L
- C. est entre 4,0 et 6,0 mg/L
- D. vaut exactement 25 mg/L
Réponse
B. est entre 20 et 30 mg/L — On multiplie l’encadrement par le facteur de dilution : 5 × 4,0 = 20 et 5 × 6,0 = 30 mg/L. Une échelle de teintes ne donne jamais une valeur exacte.
Pour des étalons, ρ = 0,998 + 5,0 × 10⁻⁴ × Cₘ (ρ en g/mL, Cₘ en g/L). Une solution a ρ = 1,018 g/mL. Sa concentration vaut :
- A. 40 g/L
- B. 2 036 g/L
- C. 36 g/L
- D. 0,040 g/L
Réponse
A. 40 g/L — Cₘ = (1,018 − 0,998) ÷ (5,0 × 10⁻⁴) = 0,020 ÷ (5,0 × 10⁻⁴) = 40 g/L. Oublier 0,998 donnerait 2 036 g/L ; prendre 1,000 pour l’eau, 36 g/L.
On mélange 30 mL d’une solution à 6,0 g/L et 90 mL d’une solution du même soluté à 14 g/L (volumes additifs). Le mélange est à :
- A. 10 g/L
- B. 20 g/L
- C. 12 g/L
- D. 8,0 g/L
Réponse
C. 12 g/L — m = 6,0 × 0,030 + 14 × 0,090 = 1,44 g pour 0,120 L, soit 12 g/L. La moyenne 10 g/L ignore que la solution à 14 g/L est trois fois plus abondante.
On prélève 10,0 mL de solution mère et on complète à 200,0 mL dans une fiole jaugée. Le facteur de dilution vaut :
- A. 19
- B. 20
- C. 0,050
- D. 210
Réponse
B. 20 — F = V₁ ÷ V₀ = 200,0 ÷ 10,0 = 20. Le rapport 19 compare l’eau ajoutée (190 mL) au prélèvement, ce qui est faux.
Une solution à 15 g/L est diluée 6 fois. La solution fille est à :
- A. 90 g/L
- B. 9,0 g/L
- C. 0,40 g/L
- D. 2,5 g/L
Réponse
D. 2,5 g/L — Diluer 6 fois divise la concentration par 6 : 15 ÷ 6 = 2,5 g/L.
Niveau difficile ★★★ — 12 questions
On dissout 7 g de sel dans 140 mL d’eau. Quelle affirmation est exacte ?
- A. Cₘ = 50 g/L exactement, car 7 ÷ 0,140 = 50
- B. Cₘ = 0,050 g/L, car 7 ÷ 140 = 0,050
- C. Cₘ = 20 g/L, car 140 ÷ 7 = 20
- D. Cₘ ≈ 50 g/L : le volume final n’est pas 140 mL
Réponse
D. Cₘ ≈ 50 g/L : le volume final n’est pas 140 mL — La concentration se calcule avec le volume de la solution ; le sel dissous modifie le volume, qui n’est plus exactement 140 mL. D’où la fiole jaugée.
Une solution aqueuse a une masse volumique de 1,08 kg/L. On peut en déduire :
- A. que Cₘ vaut 1 080 g/L, la masse d’un litre
- B. rien de précis sur Cₘ sans courbe d’étalonnage
- C. que Cₘ vaut 80 g/L, soit 1 080 − 1 000
- D. que le soluté dissous pèse 1,08 kg par litre
Réponse
B. rien de précis sur Cₘ sans courbe d’étalonnage — La masse volumique concerne toute la solution. Sans courbe d’étalonnage du soluté, on ne peut pas en tirer sa concentration en masse.
On dilue une solution 10 fois. Quelle affirmation est exacte ?
- A. la masse de soluté est divisée par 10
- B. on ajoute 10 fois son volume d’eau
- C. sa concentration est divisée par 10
- D. la masse de soluté est multipliée par 10
Réponse
C. sa concentration est divisée par 10 — La masse de soluté se conserve ; le volume de solution est multiplié par 10 (on ajoute 9 fois le volume initial d’eau), donc Cₘ est divisée par 10.
Pour une dilution de facteur 5, un élève prélève 10,0 mL de solution mère et ajoute 50,0 mL d’eau. Son erreur :
- A. il obtient 60,0 mL, donc F = 6 et non 5
- B. il aurait dû prélever 50,0 mL de solution mère
- C. aucune : F = 50,0 ÷ 10,0 = 5
- D. il obtient F = 0,2 au lieu de F = 5
Réponse
A. il obtient 60,0 mL, donc F = 6 et non 5 — F = V₁ ÷ V₀ avec V₁ le volume final de solution : 60,0 ÷ 10,0 = 6. Il fallait compléter jusqu’à 50,0 mL.
La solution à doser a une masse volumique plus grande que celle de l’étalon le plus concentré. Il faut :
- A. prolonger la droite d’étalonnage
- B. conclure que sa concentration est nulle
- C. la diluer d’un facteur connu, puis doser
- D. ajouter du soluté aux étalons déjà prêts
Réponse
C. la diluer d’un facteur connu, puis doser — La courbe n’est validée que dans la gamme : on dilue d’un facteur connu, on dose la solution diluée, puis on multiplie par ce facteur.
Une solution à 20 g/L, non saturée, perd la moitié de son eau par évaporation, sans dépôt. Sa concentration devient :
- A. 40 g/L
- B. 10 g/L
- C. 20 g/L
- D. égale à la concentration maximale
Réponse
A. 40 g/L — La masse de soluté est conservée et le volume divisé par 2 : Cₘ est multipliée par 2, soit 40 g/L. Rien n’indique que la solution soit devenue saturée.
Une pipette jaugée de 25 mL délivre 24,93 g d’eau (ρ = 0,998 g/mL). Le volume délivré vaut :
- A. 24,93 mL
- B. 24,88 mL
- C. 25,00 mL exactement
- D. 24,98 mL
Réponse
D. 24,98 mL — V = m ÷ ρ = 24,93 ÷ 0,998 ≈ 24,98 mL. Multiplier par ρ au lieu de diviser donnerait 24,88 mL.
La teinte d’une solution se situe entre celles des étalons à 3,0 et 4,0 mg/L. Pour un encadrement plus étroit, on prépare :
- A. des étalons plus concentrés que 4,0 mg/L
- B. de nouveaux étalons entre 3,0 et 4,0 mg/L
- C. des tubes plus larges pour la solution
- D. une solution à doser deux fois plus diluée
Réponse
B. de nouveaux étalons entre 3,0 et 4,0 mg/L — Seuls des étalons intermédiaires, entre 3,0 et 4,0 mg/L, resserrent l’encadrement ; changer de tube fausserait la comparaison.
Une solution saturée repose sur un dépôt. On ajoute un peu d’eau à la même température : le dépôt diminue mais ne disparaît pas. La concentration de la solution :
- A. diminue, car on a ajouté de l’eau
- B. reste égale à la concentration maximale
- C. augmente, car du solide s’est dissous
- D. baisse jusqu’à ce que le dépôt disparaisse
Réponse
B. reste égale à la concentration maximale — Tant qu’il reste du solide, la solution est saturée : sa concentration vaut toujours la concentration maximale à cette température.
Deux dilutions successives de facteurs 5 puis 4 donnent une dilution globale de facteur :
- A. 9
- B. 1,25
- C. 5
- D. 20
Réponse
D. 20 — Chaque dilution divise la concentration : par 5, puis par 4, soit par 5 × 4 = 20 au total.
Dans une échelle de teintes, les tubes doivent être identiques et contenir le même volume, car :
- A. la teinte dépend aussi de l’épaisseur traversée
- B. la concentration dépend du tube utilisé
- C. un tube plus large dilue davantage la solution étalon
- D. le volume change la masse de soluté de l’étalon
Réponse
A. la teinte dépend aussi de l’épaisseur traversée — À concentration égale, une solution paraît plus foncée si la lumière en traverse une plus grande épaisseur : seule la concentration doit différer d’un tube à l’autre.
Une table indique qu’à 20 °C, on peut dissoudre au plus 34 g d’un sel S dans 100 g d’eau. Que peut-on dire de sa concentration maximale ?
- A. elle vaut 340 g/L, puisque 100 g d’eau occupent 0,100 L
- B. elle vaut 34 g/L : c’est la masse dissoute pour 100 g d’eau
- C. elle n’est pas 340 g/L : la solution n’a pas le volume de l’eau
- D. elle vaut 1 340 g/L : la masse de solution pour 1 L d’eau
Réponse
C. elle n’est pas 340 g/L : la solution n’a pas le volume de l’eau — 34 g pour 100 g d’eau, c’est 340 g pour 1 kg (environ 1 L) d’eau. Mais la solution saturée obtenue n’occupe pas 1 L : Cm,max = 340 ÷ Vsolution, ce n’est pas 340 g/L. Une masse dissoute par litre d’eau n’est pas une concentration en masse.
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