Concentration Ionique des Sels Solubles

Concentration Ionique des Sels Solubles

Comprendre la Concentration Ionique des Sels Solubles

Dans le cadre de leur cours de chimie, les élèves d’une classe de 3ème étudient les propriétés et le comportement des ions dans les solutions.

Pour mieux comprendre les interactions chimiques en solution, ils réalisent une série d’expériences en laboratoire impliquant différents ions.

Les élèves disposent de trois solutions différentes contenant chacune un sel soluble dans l’eau. Les sels utilisés sont le chlorure de sodium (NaCl), le sulfate de cuivre (CuSO₄) et le nitrate de potassium (KNO₃).

Chaque solution a été préparée en dissolvant 5 g de sel dans 250 mL d’eau.

La masse molaire des sels est donnée comme suit :

  • NaCl = 58,44 g/mol
  • CuSO₄ = 159,61 g/mol
  • KNO₃ = 101,1 g/mol
Concentration Ionique des Sels Solubles

Questions:

1. Calculez le nombre de moles de chaque sel dissous dans les solutions.

2. Sachant que chaque sel se dissocie complètement en ions dans l’eau, déterminez les ions présents dans chaque solution et leur concentration en moles par litre (mol/L).

3. Quelle est la concentration totale en ions dans chaque solution?

Correction : Concentration Ionique des Sels Solubles

1. Calcul du nombre de moles de chaque sel

La formule utilisée est :

\[ \text{Nombre de moles} = \frac{\text{Masse du sel}}{\text{Masse molaire}} \]

  • NaCl :

\[ \text{Nombre de moles de NaCl} = \frac{5 \, \text{g}}{58,44 \, \text{g/mol}} \] \[ \text{Nombre de moles de NaCl} = 0,0856 \, \text{moles} \]

  • CuSO₄ :

\[ \text{Nombre de moles de CuSO₄} = \frac{5 \, \text{g}}{159,61 \, \text{g/mol}} \] \[ \text{Nombre de moles de CuSO₄} = 0,0313 \, \text{moles} \]

  • KNO₃ :

\[ \text{Nombre de moles de KNO₃} = \frac{5 \, \text{g}}{101,1 \, \text{g/mol}} \] \[ \text{Nombre de moles de KNO₃} = 0,0495 \, \text{moles} \]

2. Identification des ions et calcul de leur concentration en solution

Chaque sel se dissocie en ions. La concentration en ions est donnée par :

\[ \text{Concentration en ions} = \frac{\text{Nombre de moles des ions}}{\text{Volume de la solution en litres}} \]

  • NaCl se dissocie en Na⁺ et Cl⁻ :

\[ [\text{Na}⁺] = [\text{Cl}⁻] = \frac{0,0856 \, \text{moles}}{0,25 \, \text{L}} = 0,3424 \, \text{M} \]

  • CuSO₄ se dissocie en Cu²⁺ et SO₄²⁻ :

\[ [\text{Cu}²⁺] = \frac{0,0313 \, \text{moles}}{0,25 \, \text{L}} = 0,1252 \, \text{M} \] \[ [\text{SO₄}²⁻] = 0,1252 \, \text{M} \]

  • KNO₃ se dissocie en K⁺ et NO₃⁻ :

\[ [\text{K}⁺] = [\text{NO₃}⁻] = \frac{0,0495 \, \text{moles}}{0,25 \, \text{L}} = 0,198 \, \text{M} \]

3. Calcul de la concentration totale des ions pour chaque solution

La concentration totale des ions est la somme des concentrations des ions positifs et négatifs.

  • Solution de NaCl :

\[ \text{Concentration totale} = 0,3424 \, \text{M} + 0,3424 \, \text{M} \] \[ \text{Concentration totale} = 0,6848 \, \text{M} \]

  • Solution de CuSO₄ :

\[ \text{Concentration totale} = 0,1252 \, \text{M} + 0,1252 \, \text{M} \] \[ \text{Concentration totale} = 0,2504 \, \text{M} \]

  • Solution de KNO₃ :

\[ \text{Concentration totale} = 0,198 \, \text{M} + 0,198 \, \text{M} \] \[ \text{Concentration totale} = 0,396 \, \text{M} \]

Conclusion

Les résultats montrent que la concentration totale des ions est la plus élevée dans la solution de NaCl et la plus basse dans la solution de CuSO₄.

Ces calculs aident les élèves à comprendre comment les quantités de soluté et les propriétés de dissociation affectent les concentrations ioniques en solution.

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