Calcul de la Concentration d’une Solution
Comprendre la Concentration d'une Solution
En chimie, une solution est un mélange homogène obtenu en dissolvant une ou plusieurs substances (appelées solutés) dans une autre substance (appelée solvant). La concentration d'une solution exprime la quantité de soluté présente dans une quantité donnée de solution (ou parfois de solvant). Il existe plusieurs façons d'exprimer la concentration. Nous allons nous intéresser ici à la concentration massique.
La concentration massique (\(C_m\)) d'un soluté dans une solution est la masse de ce soluté (\(m_{\text{soluté}}\)) divisée par le volume total de la solution (\(V_{\text{solution}}\)). Elle s'exprime souvent en grammes par litre (\(\text{g/L}\)).
Données de l'étude
- Masse de sel (soluté) (\(m_{\text{sel}}\)) : \(25 \, \text{g}\)
- Volume final de la solution d'eau salée (\(V_{\text{solution}}\)) : \(500 \, \text{mL}\)
Schéma : Préparation d'une Solution Salée
Schéma illustrant la dissolution de sel dans l'eau pour former une solution.
Questions à traiter
- Identifier le soluté et le solvant dans cette préparation.
- Convertir le volume de la solution (\(V_{\text{solution}}\)) en litres (\(\text{L}\)).
- Calculer la concentration massique (\(C_m\)) du sel dans la solution, en grammes par litre (\(\text{g/L}\)).
- Si l'on prélève \(100 \, \text{mL}\) de cette solution, quelle masse de sel ce prélèvement contiendra-t-il ?
- Que faudrait-il faire pour obtenir une solution deux fois moins concentrée en utilisant la totalité du sel initial (\(25 \, \text{g}\)) ?
Correction : Calcul de la Concentration d'une Solution
Question 1 : Soluté et Solvant
Principe :
Dans une solution, le soluté est la substance qui est dissoute, et le solvant est la substance qui dissout le soluté. Généralement, le solvant est présent en plus grande quantité.
Réponse :
- Le **soluté** est le sel (chlorure de sodium).
- Le **solvant** est l'eau.
Quiz Intermédiaire 1 : Dans une boisson sucrée, le sucre est :
Question 2 : Conversion du volume de la solution en litres (\(V_{\text{solution, L}}\))
Principe :
Pour convertir des millilitres (\(\text{mL}\)) en litres (\(\text{L}\)), il faut savoir que \(1 \, \text{L} = 1000 \, \text{mL}\). Donc, pour convertir des mL en L, on divise par 1000.
Formule(s) utilisée(s) / Rappel :
Données spécifiques :
- Volume de la solution (\(V_{\text{solution}}\)) : \(500 \, \text{mL}\)
Calcul :
Quiz Intermédiaire 2 : Un volume de 2500 mL équivaut à :
Question 3 : Calcul de la concentration massique (\(C_m\))
Principe :
La concentration massique (\(C_m\)) est le rapport de la masse de soluté (\(m_{\text{soluté}}\)) par le volume total de la solution (\(V_{\text{solution}}\)).
Formule(s) utilisée(s) :
(Avec \(m_{\text{soluté}}\) en grammes et \(V_{\text{solution}}\) en litres pour un résultat en \(\text{g/L}\))
Données spécifiques :
- Masse de sel (\(m_{\text{sel}} = m_{\text{soluté}}\)) : \(25 \, \text{g}\)
- Volume de la solution (\(V_{\text{solution, L}}\)) : \(0,5 \, \text{L}\)
Calcul :
Quiz Intermédiaire 3 : Si on dissout 10 g de sucre dans 0,2 L d'eau, la concentration massique du sucre est :
Question 4 : Masse de sel dans \(100 \, \text{mL}\) de solution
Principe :
La concentration massique est la même dans toute la solution homogène. On peut utiliser la formule \(C_m = \frac{m}{V}\) et la réarranger pour trouver la masse : \(m = C_m \times V\). Il faut s'assurer que les unités sont cohérentes.
Formule(s) utilisée(s) :
Données spécifiques :
- Concentration massique (\(C_m\)) : \(50 \, \text{g/L}\)
- Volume du prélèvement (\(V_{\text{prélèvement}}\)) : \(100 \, \text{mL}\)
Conversion du volume du prélèvement en Litres :
Calcul :
Quiz Q4 : Une solution a une concentration de \(20 \, \text{g/L}\). Quelle masse de soluté y a-t-il dans \(0,5 \, \text{L}\) de cette solution ?
Question 5 : Obtenir une solution deux fois moins concentrée
Principe :
Pour diminuer la concentration d'une solution en gardant la même masse de soluté, il faut augmenter le volume total de la solution. Si l'on veut une concentration deux fois plus faible, il faut un volume de solution deux fois plus grand.
Réflexion et Calcul :
La concentration initiale est \(C_{m1} = 50 \, \text{g/L}\) pour \(m_{\text{sel}} = 25 \, \text{g}\) et \(V_1 = 0,5 \, \text{L}\).
On veut une nouvelle concentration \(C_{m2}\) qui soit la moitié de \(C_{m1}\) :
La masse de sel reste la même : \(m_{\text{sel}} = 25 \, \text{g}\).
On cherche le nouveau volume \(V_2\) tel que \(C_{m2} = \frac{m_{\text{sel}}}{V_2}\). Donc \(V_2 = \frac{m_{\text{sel}}}{C_{m2}}\).
Le volume initial était de \(0,5 \, \text{L}\). Le nouveau volume doit être de \(1 \, \text{L}\). Il faudrait donc ajouter \(1 \, \text{L} - 0,5 \, \text{L} = 0,5 \, \text{L}\) de solvant (eau) pour doubler le volume total de la solution.
Quiz Q5 : Si on ajoute du solvant (eau) à une solution, sa concentration massique :
Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)
6. La concentration massique s'exprime couramment en :
7. Pour calculer la concentration massique, on divise la masse du soluté par :
8. Si on dissout \(5 \, \text{g}\) de sel dans \(100 \, \text{mL}\) d'eau, le volume de la solution est approximativement :
Glossaire
- Solution
- Mélange homogène résultant de la dissolution d'un soluté dans un solvant.
- Soluté
- Substance qui est dissoute dans un solvant pour former une solution. Généralement en plus petite quantité.
- Solvant
- Substance qui dissout un soluté pour former une solution. Généralement en plus grande quantité. L'eau est un solvant courant.
- Dissolution
- Processus par lequel un soluté se disperse de manière homogène dans un solvant.
- Concentration Massique (\(C_m\))
- Rapport entre la masse de soluté (\(m_{\text{soluté}}\)) et le volume total de la solution (\(V_{\text{solution}}\)). \(C_m = m_{\text{soluté}} / V_{\text{solution}}\). S'exprime souvent en grammes par litre (\(\text{g/L}\)).
- Mélange Homogène
- Mélange dans lequel les différents constituants ne peuvent pas être distingués à l'œil nu après agitation. La composition est la même en tout point.
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