Concentration et solutions — exercices corrigés

Dans une solution, comment appelle-t-on l'espèce qui est dissoute dans le liquide majoritaire ?

Quelle relation définit la concentration en quantité de matière $c$ d'un soluté ?

Quelle est l'unité de la concentration en quantité de matière $c$ ?

Quelle relation relie la concentration en masse $t$ et la concentration molaire $c$ d'un même soluté de masse molaire $M$ ?

Diluer une solution, c'est :

Quelle relation traduit la conservation du soluté lors d'une dilution (mère $\to$ fille) ?

Que peut-on dire du facteur de dilution $F$ ?

Quel matériel utilise-t-on pour fixer avec précision le volume final d'une solution préparée ?

Pour prélever un volume précis de solution mère lors d'une dilution, Karim doit utiliser :

Dans la relation $c={\displaystyle \frac{n}{V}}$, à quel volume correspond $V$ ?

Une concentration en quantité de matière peut s'exprimer en g/L.

Lorsqu'on dilue une solution, la concentration de la solution fille est plus faible que celle de la mère.

Lors d'une dilution, la quantité de matière de soluté reste inchangée.

La relation $c={\displaystyle \frac{n}{V}}$ donne directement des mol/L même si le volume $V$ est exprimé en mL.

Pour préparer une solution, il faut dissoudre le soluté puis ajouter le volume total de solvant prévu en plus du soluté.

Amine dissout $\mathrm{0,20}$ mol de glucose dans de l'eau pour obtenir $\mathrm{0,50}$ L de solution. Quelle est la concentration molaire $c$ en glucose (en mol/L) ?

Yasmine prélève $V=\mathrm{0,20}$ L d'une solution de concentration $c=\mathrm{0,10}$ mol/L. Quelle quantité de matière $n$ de soluté (en mol) prélève-t-elle ?

Karim prépare une solution de glucose ($M=180$ g/mol) à la concentration molaire $c=\mathrm{0,050}$ mol/L. Quelle est la concentration en masse $t$ (en g/L) ?

Une solution mère a une concentration $c_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}=\mathrm{0,50}$ mol/L. Après dilution, la solution fille a une concentration $c_{\text{fille}}=\mathrm{0,050}$ mol/L. Quel est le facteur de dilution $F$ ?

Le sérum physiologique de Salma contient du chlorure de sodium $\text{NaCl}$ à la concentration en masse $t=\mathrm{9,0}$ g/L. La masse molaire est $M(\text{NaCl})=\mathrm{58,5}$ g/mol. Quelle est la concentration molaire $c$ (en mol/L) ?

On connaît la concentration en masse $t$ d'une solution et la masse molaire $M$ du soluté. Quelle relation permet d'obtenir la concentration molaire $c$ ?

Deux solutions, l'une de glucose ($M=180$ g/mol), l'autre de chlorure de sodium ($M=\mathrm{58,5}$ g/mol), ont la même concentration en masse $t=\mathrm{9,0}$ g/L. Que peut-on dire de leurs concentrations molaires $c$ ?

Yasmine prend $100$ mL d'une solution puis ajoute de l'eau jusqu'à $200$ mL. Comment évolue la concentration molaire du soluté ?

Pour préparer par dilution $\mathrm{100,0}$ mL de solution fille à partir d'une mère, en prélevant $\mathrm{20,0}$ mL de mère, quel matériel choisir pour ces deux volumes ?

Amine a dilué une solution d'un facteur $F=5$. En partant de $V_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}=\mathrm{10,0}$ mL prélevés, quel volume final $V_{\text{fille}}$ a-t-il préparé ?

Pour une même solution, que peut-on affirmer sur la concentration en masse $t$ et la concentration molaire $c$ ?

Salma prépare une solution par dissolution d'un solide. Quel est le bon ordre des étapes ?

On peut convertir une concentration en masse (g/L) en concentration molaire (mol/L) sans connaître la masse molaire du soluté.

Mesurer le volume final d'une solution à l'éprouvette graduée donne une concentration aussi précise qu'avec une fiole jaugée.

Le facteur de dilution est égal au rapport ${\displaystyle \frac{V_{\text{fille}}}{V_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}}}$ aussi bien qu'au rapport ${\displaystyle \frac{c_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}}{c_{\text{fille}}}}$.

Lors d'une dilution, le volume et la concentration changent, mais le produit $c\times V$ reste constant.

Une solution de chlorure de sodium contient $n=\mathrm{0,030}$ mol de soluté dans $V=250$ mL. Quelle est la concentration molaire $c$ (en mol/L) ?

Amine veut prélever $n=\mathrm{0,050}$ mol de soluté dans une solution de concentration $c=\mathrm{0,20}$ mol/L. Quel volume $V$ de solution doit-il prélever (en L) ?

Yasmine prélève $V_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}=\mathrm{10,0}$ mL d'une solution mère à $c_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}=\mathrm{0,50}$ mol/L, qu'elle complète à l'eau jusqu'à $V_{\text{fille}}=\mathrm{100,0}$ mL. Quelle est la concentration $c_{\text{fille}}$ de la solution fille (en mol/L) ?

Amine veut préparer $V_{\text{fille}}=250$ mL d'une solution à $c_{\text{fille}}=\mathrm{0,020}$ mol/L à partir d'une mère à $c_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}=\mathrm{0,10}$ mol/L. Quel volume $V_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}$ doit-il prélever (en mL) ?

Salma veut préparer $V=250$ mL de solution de chlorure de sodium ($M=\mathrm{58,5}$ g/mol) à $c=\mathrm{0,10}$ mol/L. Quelle masse $m$ de sel doit-elle peser (en g) ?

Une bouteille de vinaigre de Meknès indique une concentration en masse d'acide acétique $t=30$ g/L. La masse molaire de l'acide acétique est $M=60$ g/mol. Quelle est la concentration molaire $c$ (en mol/L) ?

Une boisson énergétique préparée par Karim contient du glucose ($M=180$ g/mol) à la concentration molaire $c=\mathrm{0,10}$ mol/L. Quelle est la concentration en masse $t$ en glucose (en g/L) ?

Pour préparer une solution fille, Yasmine prélève $V_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}=\mathrm{5,0}$ mL de mère et complète jusqu'à $V_{\text{fille}}=\mathrm{100,0}$ mL. Quel est le facteur de dilution $F$ ?

À Fès, Salma prépare une solution sucrée. Elle dissout $n=\mathrm{0,040}$ mol de saccharose dans de l'eau pour obtenir $V=200$ mL de solution. La masse molaire du saccharose est $M=342$ g/mol.

Calcule : (a) la concentration molaire $c$ (en mol/L) ; (b) la concentration en masse $t$ correspondante (en g/L).

Au club de chimie de Tanger, Amine dissout $\mathrm{0,30}\text{ mol}$ de glucose dans de l'eau pour obtenir $\mathrm{1,5}\text{ L}$ de solution. Il calcule $c={\displaystyle \frac{n}{V}}={\displaystyle \frac{\mathrm{0,30}}{\mathrm{1,5}}}=\mathrm{0,20}$ et écrit dans son compte rendu : « concentration en quantité de matière : $c=\mathrm{0,20}\text{ g/L}$ ». Karim, qui relit par-dessus son épaule, dit que le nombre est juste mais que quelque chose cloche. Où est l'erreur d'Amine ?

Salma dissout $\mathrm{0,050}\text{ mol}$ de chlorure de sodium dans une fiole de $250\text{ mL}$. Pour la concentration molaire, elle pose directement $c={\displaystyle \frac{n}{V}}={\displaystyle \frac{\mathrm{0,050}}{250}}=\mathrm{0,0002}\text{ mol/L}$. A-t-elle raison ?

À Casablanca, Karim part d'une solution mère à $c_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}=\mathrm{0,40}\text{ mol/L}$ et la dilue d'un facteur $F=8$. Il conclut : « comme j'ai dilué d'un facteur $8$, la fille est à $c_{\text{fille}}=\mathrm{0,40}\times 8=\mathrm{3,2}\text{ mol/L}$. » A-t-il raison ?

Yasmine prépare $\mathrm{100,0}\text{ mL}$ d'une solution fille par dilution, à Rabat. Pour prélever les $\mathrm{20,0}\text{ mL}$ de solution mère, elle utilise une éprouvette graduée parce qu'elle est plus rapide à manipuler ; elle garde la fiole jaugée seulement pour compléter au trait. Son choix de matériel garantit-il une concentration précise ?

Karim dilue une solution d'un facteur $5$, puis dilue à nouveau la solution obtenue d'un facteur $4$. Quel est le facteur de dilution total par rapport à la solution de départ ?

Deux solutions ont la même concentration molaire $c=\mathrm{0,10}$ mol/L : l'une de glucose ($M=180$ g/mol), l'autre d'urée ($M=60$ g/mol). Que dire de leurs concentrations en masse $t$ ?

Karim veut $250$ mL de solution à $\mathrm{0,10}$ mol/L par dissolution. Il pèse la bonne masse de solide, la dissout dans la fiole, puis ajoute $250$ mL d'eau mesurés à l'éprouvette en plus du solide. Quelle est la conséquence ?

Pour obtenir une solution désinfectante, Salma dilue de l'eau de Javel concentrée d'un facteur $F=25$. Si la mère est à $c_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}=\mathrm{2,5}$ mol/L, quelle est la concentration de la fille, et comment évolue le volume ?

Diluer une solution d'un facteur $10$, puis d'un facteur $10$ à nouveau, revient à une dilution totale d'un facteur $100$.

Salma affirme : « Le sérum physiologique est à $9$ g/L de NaCl, donc sa concentration molaire est aussi $9$ mol/L. » Cette affirmation est correcte.

Deux solutions sont préparées avec la même masse de soluté, mais l'une dans $\mathrm{0,50}$ L et l'autre dans $\mathrm{1,0}$ L. La solution dans $\mathrm{1,0}$ L a une concentration molaire deux fois plus faible.

Yasmine prépare $V=500$ mL de solution de sulfate de cuivre ($M=160$ g/mol) à $c=\mathrm{0,10}$ mol/L par dissolution. Quelle masse $m$ de solide doit-elle peser (en g) ?

Amine dissout $m=\mathrm{4,5}$ g de glucose ($M=180$ g/mol) dans de l'eau pour obtenir $V=100$ mL de solution. Quelle est la concentration molaire $c$ (en mol/L) ?

Karim part de $V_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}=\mathrm{10,0}$ mL d'une solution à $c_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}=\mathrm{0,50}$ mol/L. Il veut obtenir une solution fille à $c_{\text{fille}}=\mathrm{0,050}$ mol/L. Quel volume d'eau doit-il ajouter (en mL) ?

Karim veut $V_{\text{fille}}=\mathrm{100,0}$ mL de solution à $c_{\text{fille}}=\mathrm{0,020}$ mol/L à partir d'une mère à $c_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}=\mathrm{0,10}$ mol/L. Quel volume $V_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}$ doit-il prélever à la pipette jaugée (en mL) ?

Une solution mère de glucose ($M=180$ g/mol) a une concentration molaire $c_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}=\mathrm{0,10}$ mol/L. Yasmine la dilue d'un facteur $10$. Quelle est la concentration en masse $t_{\text{fille}}$ de la solution fille (en g/L) ?

Pour reconstituer l'eau de mer d'Essaouira en TP, Salma veut $V=500$ mL d'une solution de chlorure de sodium à $c=\mathrm{1,0}$ mol/L. La masse molaire est $M(\text{NaCl})=\mathrm{58,5}$ g/mol. Quelle masse $m$ de sel doit-elle peser (en g) ?

Amine prélève $V_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}=\mathrm{25,0}$ mL d'une solution mère, complète à l'eau jusqu'à $V_{\text{fille}}=\mathrm{250,0}$ mL, et mesure alors $c_{\text{fille}}=\mathrm{0,12}$ mol/L. Quelle était la concentration $c_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}$ de la solution mère (en mol/L) ?

Yasmine, au club de chimie de Rabat, doit préparer $V=250$ mL de solution de sulfate de cuivre ($M=160$ g/mol) à $c=\mathrm{0,20}$ mol/L, à partir du solide.

(a) Calcule la masse $m$ de solide à peser. (b) Décris le protocole et le matériel. (c) Vérifie ton résultat en recalculant la concentration en masse $t$ de la solution finale.

Au lycée de Casablanca, Amine dispose d'une solution mère de chlorure de sodium à $c_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}=\mathrm{1,0}$ mol/L. Il veut préparer $V_{\text{fille}}=\mathrm{200,0}$ mL de solution fille à $c_{\text{fille}}=\mathrm{0,10}$ mol/L.

(a) Calcule le facteur de dilution $F$. (b) Calcule le volume de mère $V_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}$ à prélever. (c) Décris le protocole et le matériel précis à utiliser.

Karim veut diluer une solution mère à $c_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}=\mathrm{0,40}$ mol/L pour obtenir $\mathrm{100,0}$ mL de fille à $c_{\text{fille}}=\mathrm{0,10}$ mol/L. Il propose : « Je prélève $\mathrm{100,0}$ mL de mère et j'ajoute de l'eau jusqu'à $400$ mL, comme ça je divise par $4$. »

Explique pourquoi sa solution ne fait pas le bon volume final, puis donne le protocole correct.

Salma, à la pharmacie de Fès, lit sur un flacon de sérum physiologique : « chlorure de sodium $\mathrm{9,0}$ g/L ». On donne $M(\text{NaCl})=\mathrm{58,5}$ g/mol.

(a) Calcule la concentration molaire $c$ du sérum. (b) Quelle masse de NaCl contient un flacon de $250$ mL ? (c) Quelle quantité de matière $n$ de NaCl ce flacon contient-il ?

Yasmine doit obtenir une solution très diluée. Elle part d'une mère à $c_0=\mathrm{1,0}$ mol/L et réalise deux dilutions successives : d'abord un facteur $10$, puis encore un facteur $5$ sur la solution obtenue.

(a) Calcule la concentration $c_1$ après la première dilution. (b) Calcule la concentration finale $c_2$ après la seconde dilution. (c) Quel est le facteur de dilution total ? Aurait-elle pu l'obtenir en une seule étape ?

Karim a deux missions au laboratoire de Marrakech, avec du glucose ($M=180$ g/mol).

Mission 1 (dissolution). Préparer $V=500$ mL de solution mère à $c_{\text{m}\grave{\text{e}}\text{re}}=\mathrm{0,20}$ mol/L à partir du solide. Mission 2 (dilution). À partir de cette mère, préparer $V_{\text{fille}}=\mathrm{100,0}$ mL de solution fille à $c_{\text{fille}}=\mathrm{0,040}$ mol/L.

(a) Quelle masse de glucose peser pour la mère ? (b) Quel volume de mère prélever pour la fille ? (c) Quelle est la concentration en masse $t$ de la solution fille ?