Concentration et solutions — exercices corrigés

Yasmine dissout un morceau de sucre dans un verre d'eau. Dans le langage des chimistes, le sucre joue le rôle de :

Amine prépare de l'eau salée pour une expérience à Casablanca. Quel est le solvant dans ce mélange ?

Une solution est dite aqueuse lorsque :

Une fois le sucre complètement dissous dans le thé de Yasmine, on ne distingue plus les morceaux. Une solution est donc un mélange :

Quand le sucre disparaît dans l'eau froide de Karim, on dit qu'il se dissout, et non qu'il « fond ». Pourquoi ?

La concentration en masse $C_m$ d'une solution s'exprime usuellement en :

Salma ajoute du sel à un verre d'eau. Au bout d'un moment, le sel ne se dissout plus et se dépose au fond, même en remuant longtemps. On dit que la solution est :

Amine trouve son jus de grenadine trop concentré. Pour le diluer, il doit :

« Quand on dilue une solution en ajoutant de l'eau, sa concentration en masse augmente. »

« Chauffer l'eau permet souvent d'y dissoudre une plus grande masse de soluté. »

« Une solution est l'ensemble formé par le soluté et le solvant réunis. »

« Pour un même volume d'eau, plus on dissout de soluté, plus la solution est concentrée. »

Yasmine dissout $30\text{ g}$ de sucre dans $2\text{ L}$ d'eau. Calcule la concentration en masse $C_m$ de sa solution.

Amine prépare de l'eau salée à Rabat : il dissout $50\text{ g}$ de sel dans $2\text{ L}$ d'eau. Quelle est la concentration en masse $C_m$ de cette solution ?

Karim dissout $60\text{ g}$ de sucre dans $\mathrm{0,5}\text{ L}$ de sirop. Calcule la concentration en masse $C_m$.

Le sérum physiologique vendu à Marrakech contient $9\text{ g}$ de sel dans $500\text{ mL}$ de solution. Calcule sa concentration en masse $C_m$, en g/L.

À Fès, Salma dispose d'une solution sucrée de concentration en masse $C_m=25\text{ g/L}$. Elle en prélève $3\text{ L}$. Quelle masse $m$ de sucre ces $3\text{ L}$ contiennent-ils ?

Amine veut dissoudre $20\text{ g}$ de sel pour obtenir une solution de concentration en masse $C_m=40\text{ g/L}$. Quel volume $V$ d'eau salée doit-il préparer ?

Yasmine dissout $12\text{ g}$ de sucre dans $250\text{ mL}$ de thé à la menthe. Calcule la concentration en masse $C_m$ de sa boisson, en g/L.

À Casablanca, Karim prépare $200\text{ mL}$ d'une solution de concentration en masse $C_m=30\text{ g/L}$. Quelle masse $m$ de soluté a-t-il dissoute ?

Yasmine dissout $30$ g de sel dans $750$ mL d'eau à Fès. Quelle est la concentration en masse de sa solution, en g/L ?

À la pharmacie de Rabat, Amine prépare une solution en dissolvant $5$ g de soluté dans $250$ mL d'eau. Quelle est sa concentration en masse, en g/L ?

Karim achète une eau aromatisée de concentration $C_m=12$ g/L. Il en verse $250$ mL dans son verre. Quelle masse de soluté ce verre contient-il, en grammes ?

Salma veut préparer une solution de concentration $C_m=60$ g/L en utilisant $24$ g de sucre. Quel volume de solution doit-elle obtenir, en litres ?

Amine compare deux eaux salées. La première contient $18$ g de sel dans $\mathrm{0,6}$ L ; la seconde contient $14$ g de sel dans $400$ mL. Donne la concentration de la solution la plus concentrée, en g/L.

Yasmine a $\mathrm{0,2}$ L de sirop de grenadine à $300$ g/L de sucre. Elle ajoute de l'eau jusqu'à obtenir un volume total de $\mathrm{0,6}$ L. Quelle est la nouvelle concentration en sucre, en g/L ?

Une boisson vendue au souk de Marrakech a une concentration en sucre de $50$ g/L. Quelle masse de sucre contient un gobelet de $300$ mL, en grammes ?

Karim prépare $\mathrm{1,5}$ L de limonade à Casablanca en y dissolvant $90$ g de sucre. Quelle est la concentration en masse de sa limonade, en g/L ?

Salma dispose de $\mathrm{0,25}$ L d'une solution sucrée à $80$ g/L. Elle ajoute de l'eau pour doubler le volume, jusqu'à $\mathrm{0,5}$ L. Quelle est la nouvelle concentration, en g/L ?

Yasmine prépare deux verres de thé. Dans le premier, elle met $4$ morceaux de sucre dans $200$ mL de thé ; dans le second, $4$ morceaux dans $400$ mL. Quel verre est le plus sucré (le plus concentré) ?

Amine prépare un verre de jus d'orange concentré, puis il ajoute de l'eau pure jusqu'à doubler le volume du verre. Que deviennent la masse de jus dissous et la concentration en masse ?

À Marrakech, Salma verse du sel dans un verre d'eau et remue longuement. Au début tout se dissout, mais à partir d'un certain moment un dépôt de sel reste au fond, même après avoir remué plusieurs minutes. Comment interprètes-tu cette observation ?

Karim connaît la concentration en masse $C_m$ d'une solution sucrée et le volume $V$ qu'il veut préparer. Il cherche la masse $m$ de sucre à peser. Quelle relation doit-il utiliser ?

À Rabat, Yasmine dissout $20$ g de sel dans $\mathrm{0,5}$ L d'eau. Amine dissout $20$ g de sel dans $1$ L d'eau. Sans tout calculer en détail, laquelle des deux solutions est la plus concentrée, et dans quel rapport ?

À Fès, Karim a une solution de sucre saturée à température ambiante : un peu de sucre refuse de se dissoudre et reste au fond du verre. Il chauffe doucement le verre. Que peut-il espérer observer ?

À Casablanca, Salma a préparé une solution de concentration $50$ g/L en dissolvant $25$ g de sucre dans $\mathrm{0,5}$ L d'eau. Elle veut préparer la même boisson, tout aussi sucrée, mais en quantité de $1$ L. Quelle masse de sucre doit-elle peser ?

Amine affirme : « Quand on dilue une solution en ajoutant de l'eau, la masse de soluté dissous diminue, c'est pour cela que la solution devient moins concentrée. » Cette affirmation est-elle correcte ?

Salma dissout $6$ g de sel dans $300$ mL d'eau. Elle écrit directement $C_m={\displaystyle \frac{6}{300}}=\mathrm{0,02}$ g/L. Son calcul donne-t-il la bonne concentration en g/L ?

Karim affirme : « Une fois qu'une solution est saturée, si je continue à verser du sel à la même température, la concentration de la solution va encore augmenter. » A-t-il raison ?

Yasmine a une solution A : $10$ g de sucre dans $\mathrm{0,25}$ L d'eau. Amine a une solution B : $30$ g de sucre dans $1$ L d'eau. Yasmine affirme que sa solution A est plus concentrée que celle d'Amine. A-t-elle raison ?

À Fès, Yasmine verse $90$ g de sel dans $\mathrm{0,5}$ L d'eau, mais $10$ g restent au fond sans se dissoudre. Karim calcule $C_m={\displaystyle \frac{90}{\mathrm{0,5}}}=180$ g/L. Quelle est la vraie concentration en masse de la solution ?

À Casablanca, Salma a une petite cuillère de sirop pur très foncé et Amine a une grande bouteille d'eau à peine sucrée. Salma affirme : « Comme ma cuillère est minuscule à côté de sa bouteille, ma solution est forcément moins concentrée que la sienne. » A-t-elle raison ?

Yasmine dispose de $\mathrm{0,2}$ L d'une solution sucrée de concentration $C_m=300$ g/L. Elle ajoute de l'eau jusqu'à obtenir un volume total de $\mathrm{0,6}$ L. Quelle est la concentration en masse de la solution diluée, en g/L ?

Amine mélange dans un grand récipient $\mathrm{0,3}$ L d'eau salée à $60$ g/L avec $\mathrm{0,2}$ L d'eau salée à $20$ g/L. Les deux solutions contiennent le même soluté (le sel). Quelle est la concentration en masse du mélange final, en g/L ?

À Rabat, Karim dissout $20$ g de sel dans $250$ mL d'eau. À Marrakech, Salma dissout $30$ g du même sel dans $500$ mL d'eau. Calcule la concentration en masse de la solution la plus concentrée, en g/L.

Amine possède $\mathrm{0,5}$ L de sirop de grenadine concentré à $200$ g/L. Il veut le diluer avec de l'eau pour obtenir une boisson à $50$ g/L. Quel volume total, en litres, doit-il atteindre ?

Yasmine a préparé $\mathrm{0,3}$ L d'eau salée à $40$ g/L. Elle trouve la solution trop peu salée et veut, sans changer le volume, atteindre une concentration de $70$ g/L. Quelle masse de sel, en grammes, doit-elle dissoudre en plus ?

Karim a $\mathrm{0,1}$ L d'une solution sucrée à $150$ g/L. Il veut la diluer jusqu'à $60$ g/L. Quel volume d'eau, en litres, doit-il ajouter ?

Le sérum physiologique vendu en pharmacie à Casablanca a une concentration en sel de $9$ g/L. Salma en prélève une dose de $500$ mL. Quelle masse de sel, en grammes, contient cette dose ?

Amine prépare un sirop en mélangeant $400$ mL de jus concentré à $90$ g/L avec $100$ mL d'un autre jus, du même soluté, à $30$ g/L. Quelle est la concentration en masse du mélange, en g/L ?

Karim affirme : « Quand on dilue une solution en ajoutant de l'eau, la masse de soluté diminue, c'est pour cela que la solution devient moins concentrée. » Quelle est l'analyse correcte de son raisonnement ?

À Fès, Salma dissout du sel dans de l'eau chaude jusqu'à saturation : aucun cristal supplémentaire ne se dissout, même en remuant longuement. Elle laisse ensuite le bécher refroidir lentement, sans rien y ajouter ni en retirer. Que peut-elle observer, et pourquoi ?

Yasmine prépare un thé à la menthe à Marrakech : elle dissout $40$ g de sucre dans $\mathrm{0,5}$ L de thé déjà infusé. Karim commente : « Le sucre est le solvant, et le thé est le soluté, puisqu'il y en a beaucoup plus. » Quelle est l'analyse correcte ?

Amine verse $\mathrm{0,1}$ L d'eau sucrée à $200$ g/L dans $\mathrm{0,9}$ L d'eau sucrée à $50$ g/L. Salma annonce sans calculer : « La concentration du mélange est la moyenne des deux, soit $125$ g/L. » Quel est le bon raisonnement ?

Karim observe un morceau de sucre disparaître dans son café chaud et déclare : « Le sucre a fondu, comme la glace au soleil. » Quelle correction es-tu en mesure d'apporter ?

Yasmine dilue $\mathrm{0,2}$ L de jus à $300$ g/L en ajoutant de l'eau jusqu'à $\mathrm{0,5}$ L. Elle affirme : « Comme j'ai ajouté de l'eau, la masse de sucre dans mon jus a augmenté. » Cette affirmation est-elle vraie ou fausse ?

Devant une solution de sel saturée à température ambiante (un dépôt de cristaux subsiste au fond), Amine affirme : « Si je chauffe doucement le mélange, je peux faire disparaître le dépôt en dissolvant davantage de sel. » Vrai ou faux ?

Salma dissout $6$ g de sel dans $250$ mL d'eau. Pour trouver la concentration en g/L, elle écrit directement $C_m={\displaystyle \frac{6}{250}}=\mathrm{0,024}$ g/L. Son résultat est-il correct ?

À Rabat, Karim dissout $30$ g de sucre dans $\mathrm{0,3}$ L de thé. À Casablanca, Yasmine dissout aussi $30$ g de sucre, mais dans $\mathrm{0,6}$ L de thé. Karim affirme : « Comme on a mis la même masse de sucre, nos deux thés ont la même concentration. » Vrai ou faux ?

Pour un goûter à Marrakech, Yasmine veut préparer $\mathrm{1,5}$ L de sirop à boire dont la concentration en sucre doit être de $40$ g/L. Elle ne dispose au départ que d'une bouteille de $\mathrm{0,5}$ L de sirop concentré à $180$ g/L, et d'eau à volonté.

1. Quelle masse de sucre contient sa bouteille de sirop concentré ?
2. Le sirop concentré contient-il assez de sucre pour atteindre l'objectif de $\mathrm{1,5}$ L à $40$ g/L ?
3. Décris l'opération à réaliser et donne le volume d'eau à ajouter.

Karim a $\mathrm{0,4}$ L de jus d'orange à $120$ g/L de sucre. Il y ajoute $\mathrm{0,4}$ L d'eau et déclare, fier de lui : « J'ai doublé le volume en ajoutant de l'eau, donc j'ai aussi doublé la quantité de sucre dans mon verre, mais la concentration, elle, reste $120$ g/L puisque c'est toujours le même jus. »

Son raisonnement contient deux erreurs. Identifie-les, corrige-les, et donne la concentration réelle du jus dilué.

En TP à Fès, Salma verse petit à petit du sel dans $\mathrm{0,25}$ L d'eau à température ambiante, en remuant. Les premières cuillères se dissolvent entièrement, mais à partir d'une certaine quantité un dépôt blanc reste au fond, même après une longue agitation. Elle note qu'elle a versé en tout $90$ g de sel, et qu'il reste environ $5$ g non dissous au fond.

1. Comment qualifie-t-on l'état de cette solution, et pourquoi le dépôt ne disparaît-il plus ?
2. Quelle est la concentration en masse de la solution obtenue (le sel dissous, en g/L) ?
3. Salma propose : « Pour dissoudre le dépôt restant, je vais ajouter encore du sel et remuer plus fort. » Que penses-tu de cette idée, et quelle solution proposerais-tu à la place ?