2C exos solutions concentrations

EXERCICES : SOLUTIONS ET CONCENTRATIONS
Exercice 1
La vitamine C, ou acide ascorbique C6H8O6, est souvent prescrite en cas de grippe ou en période de
convalescence. Elle peut se présenter en sachets contenant entre autres, une masse m1=1,00g de vitamine C et
une masse m2=6,05g de saccharose de formule C6H22O11.
1. Déterminer les quantités de matière de vitamine C et de saccharose contenues dans un sachet.
2. On dissout le contenu d'un de ces sachets dans un verre d'eau. Sachant que le volume de la solution obtenue est
V=125mL, déterminer les concentrations molaires de ces solutés dans la solution.
Exercice 2
-1
-1
On désire préparer 500mL d'une solution de sulfate de cuivre de concentration molaire 2,00.10 mol.L . On
utilise pour cela du sulfate de cuivre anhydre de formule CuSO4.
1. Que signifie le mot anhydre?
2. Quelle masse de soluté doit on peser pour réaliser cette solution? Décrire brièvement le protocole expérimental
utilisé pour réaliser cette opération.
3. On s'aperçoit que le sulfate de cuivre utilisé est en fait du sulfate de cuivre pentahydraté, c'est à dire contenant 5
moles d'eau pour une mole de sulfate de cuivre. Quelle est la concentration molaire de la solution préparée?
4. On veut diluer cette solution avec une fiole jaugée de 100mL. Quel volume de solution doit-on prélever pour obtenir
-2
-1
une solution de concentration 1,30.10 mol.L ?
Décrire le protocole expérimental permettant de réaliser cette opération.
Exercice 3
Le degré alcoolique d'un vin est donné par la valeur du volume, exprimé en litres, d'éthanol pur C2H6O présent
dans 100L de ce vin. Une bouteille de vin blanc a une contenance de 75cl et annonce 12°.
1. Quelle quantité de matière d'éthanol aurait-il fallu ajouter à de l'eau distillée pour obtenir une solution du même
volume et de même degré alcoolique que ce vin?
2. Quelle est la concentration molaire en éthanol de cette solution?
Données: Masse volumique de l'éthanol: ρ = 790g.L ; Masse volumique de l'eau: ρeau=1000g.L
-1
-1
Exercice 4
Pour obtenir l'huile essentielle de lavande, on utilise la technique de l'hydrodistillation.
1. Rappeler le principe de cette technique.
2. L'huile essentielle de lavande contient plusieurs constituants, dont le linalol de formule C10H18O. Dans une
expérience, on obtient 50,0mL d'huile essentielle à 1% de linalol en volume.
a.
b.
c.
d.
Quel est le volume de linalol récupéré?
La densité du linalol est 0,87. Quelle est la masse de linalol obtenue?
En déduire sa quantité de matière.
Calculer la concentration molaire de linalol dans les 50,0mL d'essence de lavande.
Exercice 1
1. Soit M1 la masse molaire de l'acide ascorbique:
M1 = 6.M(C)+8.M(H)+6.M(O) => M1 = 6.12,0+8.1,0+6.16,0
=> M1 = 176g.mol-1.
Soit n1 la quantité de matière d'acide ascorbique contenue dans un sachet.
m1
n1 =
=> n1
M1
=
1,00
176
=> n1 = 5,68.10-3mol
Soit M2 la masse molaire du saccharose:
M2 = 6.M(C)+22.M(H)+11.M(O) => M2 = 6.12,0+22.1,0+11.16,0
=> M2 = 270g.mol-1.
Soit n2 la quantité de matière de saccharose contenue dans un sachet.
m2
n2 =
=> n2
M2
=
6,05
270
=> n2 = 2,24.10-2mol
2.
[C6H8O6]
n1
=
=> [C6H8O6]
V
5,68.10-3
=
125.10-3
=> [C6H8O6] = 4,54.10-2mol.L-1
[C6H22O11]
=
n2
V
=> [C6H22O11]
=
2,24.10-2
125.10-3
=> [C6H22O11] = 1,79.10-1mol.L-1
Exercice 2
1. Le mot anhydre signifie "sans eau". Le sulfate de cuivre anhydre ne contient donc pas d'eau.
2. Soit n(CuSO4) la quantité de matière de sulfate de cuivre nécessaire à la préparation de la solution.
Co =
n(CuSO4)
V
=> n(CuSO4) = Co.V
=> n(CuSO4) = 2,00.10-1.500.10-3
=> n(CuSO4) = 0,100mol
Soit M(CuSO4) la masse molaire du sulfate de cuivre:
M(CuSO4) = M(Cu)+M(S)+4.M(O) => M(CuSO4) = 63,5+32,1+4.16,0
=> M(CuSO4) = 159,6g.mol-1.
La masse m(CuSO4) à peser sera donc:
m(CuSO4) = n(CuSO4).M(CuSO4) => m(CuSO4) = 0,100.159,6
=> m(CuSO4) = 16,0g
Mode opératoire:
2. Le sulfate de cuivre pentahydraté de formule CuSO4,5H2O contient 5 moles d'eau pour une mole de sulfate de
cuivre. Sa masse molaire est donc:
M(CuSO4,5H2O) = 159,6+5.[2.M(H)+M(O)] => M(CuSO4,5H2O) = 159,6+5.[2.1+16]
=> M(CuSO4,5H2O) = 249,6g.mol-1.
La quantité de sulfate de cuivre réellement pesée donc:
n(CuSO4,5H2O)
=
m(CuSO4,5H2O)
M(CuSO4,5H2O)
=> n(CuSO4,5H2O)
=
16,0
249,6
=> n(CuSO4,5H20) = 6,41.10-2mol
On en déduit la concentration Co de la solution obtenue:
Co =
n(CuSO4,5H2O)
V
=> Co
=
6,41.10-2
500.10-3
=> Co = 1,28.10-1mol.L-1
3. Soient:
•
•
•
•
Co: Concentration de la solution mère.
Vo: Volume prélevé dans la solution mère.
C: Concentration de la solution fille.
V: Volume de la solution fille.
Ces 4 grandeurs sont liées par la relation Co.Vo = C.V.
Co.Vo = C.V => Vo
=
=> Vo
=
C.V
Co
1,30.10-2.100.10-3
1,28.10-1
=> Vo = 1,02.10-2L (10,2mL)
Mode opératoire:
Exercice 3
1. 100L de vin à 1° contiennent 1L d'éthanol.
100L de vin à 12° contiennent 12L d'éthanol.
1L de vin à 12° contiennent 0,12L d'éthanol.
0,75L de vin à 12° contiennent un volume V=0,12x0,7 5 c'est à dire V=0,090L d'éthanol.
La masse d'éthanol contenue dans le vin est donc:
m = ρ.V => m = 790.90.10-3
=> m = 71g
Soit M la masse molaire de l'éthanol:
M = 2.M(C)+6.M(H)+M(O) => M = 2.12,0+6.1,0+16,0
=>
M = 46,0g.mol-1.
d'où la quantité de matière d'éthanol présente dans le vin:
m
n=
=> n
M
=
71
46,0
=> n = 1,5mol
2.
[C2H6O]
=
n
V
=> [C2H6O]
=
1,5
0,75
=> [C2H6O] = 2,0mol.L-1
Exercice 4
1. Le montage d'hydrodistillation est le suivant:
•
•
•
L'huile essentielle de lavande est entraînée par la vapeur.
Le mélange eau + huile essentielle est condensé par le réfrigérant. Le distillat est récupéré dans un
erlenmeyer.
L'huile essentielle est ensuite séparée de l'eau par décantation
2. a. Soit V le volume d'huile essentielle obtenu et Vlin le volume de linalol contenu dans cette huile.
Vx1
Vlin =
50,0 x 1
=> Vlin =
100
100
=> Vlin = 0,500mL
b. La densité d du linalol permet de déterminer sa masse volumique ρ.
ρ
d=
ρeau
Remarque
=>
ρ = d.ρeau
=>
ρ = 0,87.1000
=>
ρ = 870g.L-1
Il est possible de calculer mlin à partir de la
définition la densité par rapport à l'eau:
La masse de mlin de linalol est donnée par
=> mlin = 870.0,500.10-3
mlin = ρ.Vlin
d
=
d
=
mlin
mo
mlin
mo
avec mo: masse de
0,500mL d'eau.
=> mlin = d.mo
=> mlin = 0,87.0,500
=> mlin = 0,435g
=> mlin = 0,435g
3. Soit M(lin) la masse molaire du linalol:
M(lin) = 10.M(C)+18.M(H)+M(O) => M(lin) = 10.12,0+18.1,0+16,0
=>
M(lin) = 154g.mol-1.
Soit nlin la quantité de matière de linalol.
mlin
nlin =
M(lin)
0,435
=> nlin =
154
=> nlin = 2,82.10-3mol
4. Soit C la concentration molaire du linalol.
C
=
nlin
V
=> C
=
2,82.10-3
50,0.10-3
=> C = 5,65.10-2mol.L-1