Chimie 4ᵉ
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Conductivité électrique des solutions
Solutions ioniques et conduction du courant électrique
Approfondissement Ce chapitre va au-delà du programme officiel de 4ᵉ : utile pour aller plus loin ou anticiper.
À propos de cette page
Ces problèmes corrigés sur « Conductivité électrique des solutions » en quatrième permettent d'appliquer le cours à des situations concrètes en chimie. Ils suivent le programme officiel de quatrième et se résolvent étape par étape. Au programme : Tester la conduction d'un liquide, Solutions ioniques, solutions moléculaires, Qui transporte le courant ? Électrons dans les métaux, ions dans les solutions, Plus d'ions, plus de courant : concentration et dilution. Cherche au brouillon, saisis ta réponse puis clique sur « Vérifier » pour te corriger. Idéal pour développer le raisonnement, la rigueur et la confiance avant une évaluation. Problèmes gratuits proposés par un professeur particulier à Marseille pour progresser en chimie en quatrième.
Résous chaque problème, écris ta réponse puis clique sur « Vérifier ». Pose tes calculs au brouillon.
Facile
Pb. 1Avec un générateur de 6 V, deux électrodes en graphite et un ampèremètre, Nora teste cinq liquides. Elle relève : eau distillée 0 mA ; eau minérale 6 mA ; soda 25 mA ; eau de mer 130 mA ; alcool à brûler 0 mA.
Combien de liquides sont conducteurs ?
Eau minérale, soda et eau de mer.Quel liquide conduit le mieux ?
130 mA : la plus grande intensité.L'alcool à brûler est-il une solution ionique ou moléculaire ?
0 mA : aucun ion, uniquement des molécules.L'eau minérale conduit bien moins que l'eau de mer. Explique cette différence.
L'eau minérale contient peu d'ions dissous (moins d'un gramme par litre), l'eau de mer en contient environ 35 g/L : plus la solution est concentrée en ions, plus le courant est intense.L'intensité dépend de la concentration en ions.Voir le corrigé
- 3 — Eau minérale, soda et eau de mer.
- l'eau de mer — 130 mA : la plus grande intensité.
- moléculaire — 0 mA : aucun ion, uniquement des molécules.
- Réponse libre — exemple : L'eau minérale contient peu d'ions dissous (moins d'un gramme par litre), l'eau de mer en contient environ 35 g/L : plus la solution est concentrée en ions, plus le courant est intense. — L'intensité dépend de la concentration en ions.
Pb. 2Le sérum physiologique est une solution de chlorure de sodium à 9 g/L, utilisée pour rincer les yeux ou le nez. Une infirmière prépare une poche de 500 mL.
Quelle masse de chlorure de sodium contient la poche, en g ?
0,5 L × 9 g/L = 4,5 g.Quels ions le sérum contient-il ? Réponds sous la forme « A et B » (formules).
NaCl → Na⁺ + Cl⁻.On plonge dans le sérum deux électrodes reliées à un générateur. Les anions du sérum se dirigent vers l'électrode reliée à quelle borne du générateur : positive ou négative ?
Les anions, chargés négativement, sont attirés par l'électrode de signe opposé, reliée à la borne positive. Ce déplacement des ions explique que le sérum conduise le courant.Une dosette de 5 mL est tombée par terre. Quelle masse de sel a-t-elle répandue ?
5 mL = 0,005 L ; 0,005 × 9 = 0,045 g, soit 45 mg de chlorure de sodium.Convertis d'abord les mL en L.Voir le corrigé
- 4,5 — 0,5 L × 9 g/L = 4,5 g.
- Na+ et Cl- — NaCl → Na⁺ + Cl⁻.
- positive — Les anions, chargés négativement, sont attirés par l'électrode de signe opposé, reliée à la borne positive. Ce déplacement des ions explique que le sérum conduise le courant.
- Réponse libre — exemple : 5 mL = 0,005 L ; 0,005 × 9 = 0,045 g, soit 45 mg de chlorure de sodium. — Convertis d'abord les mL en L.
Moyen
Pb. 3Sur un papier filtre imbibé d'eau salée, tendu entre deux électrodes, Tom dépose au centre une goutte de sulfate de cuivre (bleue) et une goutte de permanganate de potassium (violette). Il branche le générateur : au bout de dix minutes, la tache bleue s'est déplacée vers la gauche et la tache violette vers la droite.
Quel ion est responsable de la couleur bleue ?
L'ion cuivre II, Cu²⁺.L'électrode de gauche est-elle reliée à la borne + ou à la borne − ?
Les cations Cu²⁺ vont vers l'électrode reliée à la borne −.L'ion permanganate MnO4⁻ est-il un cation ou un anion ?
Charge négative → anion → vers la borne +.Pourquoi le papier est-il imbibé d'eau salée et non d'eau distillée ?
Pour que le papier conduise le courant : l'eau distillée est isolante, aucun courant ne passerait et les ions ne migreraient pas.Il faut une solution ionique pour fermer le circuit.Voir le corrigé
- Cu2+ — L'ion cuivre II, Cu²⁺.
- - — Les cations Cu²⁺ vont vers l'électrode reliée à la borne −.
- anion — Charge négative → anion → vers la borne +.
- Réponse libre — exemple : Pour que le papier conduise le courant : l'eau distillée est isolante, aucun courant ne passerait et les ions ne migreraient pas. — Il faut une solution ionique pour fermer le circuit.
Pb. 4Un aquarium d'eau de mer contient 200 L d'eau à 35 g/L de sels. Après un mois, l'eau s'est en partie évaporée : il reste 180 L, mais les sels, eux, ne s'évaporent pas.
Quelle masse de sels contenait l'aquarium au départ, en kg ?
200 × 35 = 7 000 g = 7 kg.Quel volume d'eau s'est évaporé en un mois, en L ?
200 − 180 = 20 L. Seule l'eau s'évapore : la masse de sels dissous ne change pas.Quelle est la nouvelle concentration, en g/L (arrondie à l'unité) ?
7 000 ÷ 180 ≈ 38,9 g/L.L'eau conduit-elle mieux ou moins bien le courant qu'au départ ? Que doit faire l'aquariophile pour revenir à 35 g/L ?
Mieux : elle est plus concentrée en ions. Il doit compléter avec 20 L d'eau douce (osmosée), pas d'eau de mer, pour diluer jusqu'à 35 g/L.Compléter l'évaporation avec de l'eau douce, sinon la concentration monte.Voir le corrigé
- 7 — 200 × 35 = 7 000 g = 7 kg.
- 20 — 200 − 180 = 20 L. Seule l'eau s'évapore : la masse de sels dissous ne change pas.
- 39 — 7 000 ÷ 180 ≈ 38,9 g/L.
- Réponse libre — exemple : Mieux : elle est plus concentrée en ions. Il doit compléter avec 20 L d'eau douce (osmosée), pas d'eau de mer, pour diluer jusqu'à 35 g/L. — Compléter l'évaporation avec de l'eau douce, sinon la concentration monte.
Difficile
Pb. 5Étiquette d'une eau minérale (en mg par litre) : calcium 78 ; magnésium 24 ; sodium 5 ; hydrogénocarbonate 357 ; sulfate 10 ; chlorure 4,5.
Combien d'espèces citées sont des cations ?
Calcium Ca²⁺, magnésium Mg²⁺, sodium Na⁺.Quelle masse totale d'ions contient un litre, en mg (arrondie à l'unité) ?
78 + 24 + 5 + 357 + 10 + 4,5 = 478,5 mg.Exprime cette concentration totale en g/L (deux décimales).
478,5 mg = 0,4785 g ≈ 0,48 g/L.Une élève affirme : « cette eau conduit aussi bien le courant que l'eau de mer, puisqu'elle contient des ions ». Nuance son affirmation avec un calcul.
L'eau de mer contient environ 35 g/L de sels, cette eau minérale 0,48 g/L : elle est environ 35 ÷ 0,48 ≈ 73 fois moins concentrée en ions. Elle conduit, mais bien moins que l'eau de mer.Conduire ne suffit pas ; l'intensité dépend de la concentration.Voir le corrigé
- 3 — Calcium Ca²⁺, magnésium Mg²⁺, sodium Na⁺.
- 479 — 78 + 24 + 5 + 357 + 10 + 4,5 = 478,5 mg.
- 0,48 — 478,5 mg = 0,4785 g ≈ 0,48 g/L.
- Réponse libre — exemple : L'eau de mer contient environ 35 g/L de sels, cette eau minérale 0,48 g/L : elle est environ 35 ÷ 0,48 ≈ 73 fois moins concentrée en ions. Elle conduit, mais bien moins que l'eau de mer. — Conduire ne suffit pas ; l'intensité dépend de la concentration.
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