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Exercices Physique Chimie

Préparation et analyse d’une solution saline

Préparation et Analyse d’une Solution Saline

Le Secret de l'Eau Salée : Masse, Volume et Concentration

Plus qu'un simple mélange !

Tu as déjà goûté l'eau de mer ? Elle est salée ! C'est parce que du sel est dissous dedans. Quand on dissout un solide (comme le sel, appelé soluté) dans un liquide (comme l'eau, appelée solvant), on obtient une solution. La "force" du goût salé dépend de la quantité de sel par rapport à la quantité d'eau : c'est ce qu'on appelle la concentration. En chimie, il est important de savoir préparer des solutions avec des concentrations précises, et pour cela, il faut bien mesurer la masse du soluté et le volume du solvant.

La Solution Saline de Léo pour se Gargariser

Léo a un peu mal à la gorge, et sa grand-mère lui a conseillé de se gargariser avec de l'eau salée tiède. Elle lui a donné une recette simple.

Recette pour un gargarisme :

  • Masse de sel de cuisine (chlorure de sodium) à utiliser : \(5 \, \text{grammes (g)}\).
  • Volume d'eau tiède à utiliser : \(200 \, \text{millilitres (mL)}\).

Léo veut préparer cette solution et comprendre un peu mieux ce qu'il fait.

Schéma : Préparation de la solution saline
5 g Sel de cuisine 200mL 0mL Eau tiède Solution Saline Préparation d'une solution d'eau salée

Léo pèse le sel et mesure le volume d'eau avant de les mélanger.


Questions à traiter

  1. Dans la préparation de Léo, quelle substance est le soluté et quelle substance est le solvant ?
  2. Quelle est la masse de sel (\(m_{\text{sel}}\)) utilisée par Léo ? Quel est le volume d'eau (\(V_{\text{eau}}\)) utilisé ?
  3. Pour calculer la concentration massique, on a besoin du volume de la solution en litres (L). Convertis le volume d'eau utilisé par Léo de millilitres (mL) en litres (L). (Rappel : \(1 \, \text{L} = 1000 \, \text{mL}\)).
  4. La concentration massique (\(C_m\)) d'une solution se calcule en divisant la masse de soluté (\(m\)) par le volume total de la solution (\(V\)). La formule est : \(C_m = m/V\).
    En considérant que le volume de la solution est très proche du volume d'eau utilisé, calcule la concentration massique en sel de la solution préparée par Léo. Exprime le résultat en grammes par litre (\(\text{g/L}\)).
  5. Si Léo voulait une solution deux fois moins concentrée (donc deux fois moins salée) en utilisant la même quantité de sel (\(5 \, \text{g}\)), quel volume d'eau devrait-il utiliser ?
  6. Que se passerait-il si Léo essayait de dissoudre \(100 \, \text{g}\) de sel dans les mêmes \(200 \, \text{mL}\) d'eau ? Tout le sel se dissoudrait-il ? Comment appelle-t-on une solution qui ne peut plus dissoudre de soluté ?

Correction : La Solution Saline de Léo

Question 1 : Soluté et Solvant

Réponse :
  • Le soluté est la substance qui est dissoute. Ici, c'est le sel de cuisine.
  • Le solvant est la substance qui dissout le soluté. Ici, c'est l'eau.

Question 2 : Masse de sel et volume d'eau

Réponse :
  • Masse de sel (\(m_{\text{sel}}\)) : \(5 \, \text{g}\).
  • Volume d'eau (\(V_{\text{eau}}\)) : \(200 \, \text{mL}\).

Question 3 : Conversion du volume d'eau en litres

Donnée :
  • Volume d'eau : \(200 \, \text{mL}\)
Calcul :

Pour convertir des millilitres (mL) en litres (L), on divise par 1000 (car \(1 \, \text{L} = 1000 \, \text{mL}\)).

\[ V_{\text{eau en L}} = \frac{200 \, \text{mL}}{1000 \, \text{mL/L}} = 0,2 \, \text{L} \]
Résultat Question 3 : Le volume d'eau utilisé par Léo est de \(0,2 \, \text{L}\).

Question 4 : Calcul de la concentration massique en sel

Données :
  • Masse de sel (\(m_{\text{sel}}\)) : \(5 \, \text{g}\)
  • Volume de la solution (\(V_{\text{solution}} \approx V_{\text{eau}}\)) : \(0,2 \, \text{L}\)
Formule :
\[ C_m = \frac{m_{\text{soluté}}}{V_{\text{solution}}} \]
Calcul :
\[ \begin{aligned} C_m &= \frac{5 \, \text{g}}{0,2 \, \text{L}} \\ &= 25 \, \text{g/L} \end{aligned} \]
Résultat Question 4 : La concentration massique en sel de la solution préparée par Léo est de \(25 \, \text{g/L}\).

Quiz Intermédiaire 1 : Si on dissout \(10 \, \text{g}\) de sucre dans \(0,5 \, \text{L}\) d'eau, la concentration massique en sucre est de :

Question 5 : Volume d'eau pour une solution deux fois moins concentrée

Principe :

Si Léo veut une solution deux fois moins concentrée avec la même masse de sel (\(5 \, \text{g}\)), il doit utiliser deux fois plus de solvant (eau).

Calcul :

Volume d'eau initial : \(200 \, \text{mL}\).

\[ \begin{aligned} V_{\text{nouvelle eau}} &= V_{\text{eau initiale}} \times 2 \\ &= 200 \, \text{mL} \times 2 \\ &= 400 \, \text{mL} \end{aligned} \]

La nouvelle concentration serait alors : \(C_m = \frac{5 \, \text{g}}{0,4 \, \text{L}} = 12,5 \, \text{g/L}\), ce qui est bien la moitié de \(25 \, \text{g/L}\).

Résultat Question 5 : Pour une solution deux fois moins concentrée avec \(5 \, \text{g}\) de sel, Léo devrait utiliser \(400 \, \text{mL}\) d'eau.

Question 6 : Dissoudre \(100 \, \text{g}\) de sel dans \(200 \, \text{mL}\) d'eau

Réponse :

Si Léo essayait de dissoudre \(100 \, \text{g}\) de sel dans seulement \(200 \, \text{mL}\) d'eau, il est très probable que tout le sel ne se dissoudrait pas. L'eau a une capacité limitée à dissoudre le sel (ou tout autre soluté). À un moment donné, l'eau ne peut plus "accepter" de sel supplémentaire.

Quand une solution ne peut plus dissoudre de soluté et qu'une partie du soluté reste visible sous forme solide au fond du récipient (même après agitation), on dit que la solution est saturée.

Quiz Intermédiaire 2 : Pour rendre une solution sucrée MOINS concentrée (moins sucrée), on peut :


Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. Dans une solution d'eau salée, le sel est :

2. La concentration massique s'exprime souvent en :

3. Si on dissout \(20 \, \text{g}\) de sel dans \(0,5 \, \text{L}\) d'eau, la concentration massique est de :


Glossaire

Solution
Mélange homogène obtenu lorsqu'une substance (le soluté) est dissoute dans une autre substance (le solvant, souvent un liquide).
Soluté
Substance qui se dissout dans un solvant. Dans cet exercice, c'est le sel.
Solvant
Substance (généralement liquide) qui dissout le soluté. Dans cet exercice, c'est l'eau.
Dissolution
Processus par lequel un soluté se disperse de manière homogène dans un solvant pour former une solution.
Concentration Massique (\(C_m\))
Indique la masse de soluté dissoute dans un certain volume de solution. Elle se calcule par la formule \(C_m = m/V\) et s'exprime souvent en grammes par litre (g/L).
Masse (m)
Quantité de matière. Unité courante : gramme (g).
Volume (V)
Espace occupé. Unités courantes pour les liquides : millilitre (mL), litre (L).
Millilitre (mL)
Unité de volume. \(1000 \, \text{mL} = 1 \, \text{L}\).
Litre (L)
Unité de volume. \(1 \, \text{L} = 1000 \, \text{mL}\).
Solution Saturée
Solution dans laquelle on ne peut plus dissoudre de soluté supplémentaire à une température donnée. Si on ajoute plus de soluté, il restera sous forme solide.
Préparation et Analyse d’une Solution Saline - Exercice d'Application

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