math

Cours

On définit les Conditions Normales de Température et de Pression(C.NT.P).
(C.N.T.P : θ = 0 ,00 °C et p = 1013 hPa = 1013 x 102 Pa)
Dans ces conditions le volume molaire Vm d’un gaz parfait
22.4×10-3 m3.mol-1, soit 22.4 L.mol-1.

Exemple :

1. Calculer le volume molaire d’un gaz considéré comme parfait à 20°C
et sous une pression égale à 1,013×105 Pa.
2. Quelle est la valeur du volume molaire du gaz à la même température
si la pression est double ?

Solution : Doc.9. Dans ces bouteilles, les gaz
sont à la même température. La loi
1. On utilise la relation d’Avogadro Ampère indique qu’elles
Dans les unités du système international, la température s’exprime en contiennent la même quantité de
Kelvins, soit T=20 + 273,15=293,15 K. matière.
On a alors :

Vm = 8,314 x 293,15 = 24,0 × 10-3 m3.mol-1, soit 24,0 L.mol-1
1,013 x 105

2. Le volume molaire est inversement proportionnel à la pression. Si la pression est doublée, le volume
molaire est divisé par 2, soit Vm =12,0 L.mol-1.

Remarque

 Le volume molaire du gaz parfait dépend de la température et de la pression.

 La plupart des gaz sous des pressions inférieures à quelques bars se comportent comme un gaz parfait
Leur volume molaire est égal à celui du gaz parfait. C’est la Loi d’Avogadro – Ampère.

5 Interprétation microscopique

L’équation d’état des gaz parfaits permet de prévoir l’évolution des grandeurs macroscopiques caractérisant
le gaz lorsque l’une d’elles change. Ces variations, qui ne sont donc pas indépendantes, sont dues à des
phénomènes microscopiques.

 L a température caractérise l’agitation thermique du gaz, c’est-à-dire la vitesse moyenne des molécules ou
atomes qui le constituent. Quand la température T augmente, l’agitation thermique croît. Les molécules
de gaz frappent les parois du récipient ou la paroi d’un manomètre avec des vitesses plus élevées.
Donc, à volume V et quantité de matière n constants, la pression du gaz augmente quand sa température
augmente.

 P our que la pression reste constante (à n fixé) lorsque la température augmente, il faut que le volume
augmente, de manière à ce que le nombre de chocs des particules sur la paroi ne varie pas.

Si on augmente la quantité de matière de gaz n à température et volume constants, sa pression croît car le
nombre de chocs sur les parois augmente.

Chapitre 17 : Loi des gaz parfaits 251

Cours

L’essentiel du cours

1. Parmaètres caractérisant l›état d›un gaz.
Les grandeurs qui caractérisent l’état macroscopique d’un gaz sont
 La pression p ;
 La température θ ;
 Le volume V ;
 La quantité de matière n du gaz.

2. Température absolue
 La température absolue est définie par l’équation d’état des gaz parfaits. Son unité est le Kelvin(K).

 La température Celsius θ se déduit de la température absolue T par la relation :

Température Celsius en °C T = θ + 273.15 Température absolue en K

 La valeur minimale de la température absolue est égale à 0 K (-273.15°C). Le zéro absolu correspond
à l’absence totale d’agitation thermique.

3. Loi de Boyle- Mariotte

À température constante, pour une quantité donnée de gaz, la pression p que subit un gaz varie de façon
inversement proportionnelle avec par le volume V qu’il occupe. La relation qui existe entre la pression et le
volume d’un gaz appelée loi de Boyle-Mariotte s’écrit :

p x V = a ; où a constante

4. Equation d’état d’un gaz

La pression p, la température T, le volume V et la quantité de matière n d’un gaz parfait sont liés par une
relation appelée équation d’état.

Pression du gaz en Pa Température du gaz en K

pV = nRT

Volume du gaz m3 Quantité de matière en mol

R représente la constante des gaz parfaits qui vaut : R = 8.314 S.I.

5.Volume molaire d’un gaz parfait

 L e volume molaire d’un gaz est le volume occupé par une mole de ce gaz. Pour un gaz parfait, à une
température et une pression données, il ne dépend pas de la nature du gaz.

252 Chapitre 17 : Loi des gaz parfaits

Exercices

Connaitre ; 273.15

1 Etat macroscopique d’un gaz  Un gaz est constitué de molécules de....................
dimension par rapport à la distance moyenne entre
1.Par quelle grandeur l’état thermique d’un gaz peut-il molécules.
être caractérisé ?
2.Quelles grandeurs macroscopiques caractérisent  Un gaz est un état physique : .................... Il est
l’état d’un gaz ? constitué de...................en mouvement permanent et
2 Loi de Boyle-Mariotte ....................

1.Enoncer la loi de Boyle-Mariotte  Cette agitation désordonnée des molécules est
2.Donner la relation qui traduit cette loi. appelé mouvement .................... Pour décrire un gaz,
3.Choisir les bonnes réponses : on utilise des grandeurs :
a.A température constante, le volume V d’un gaz
est proportionnel/inversement proportionnel à la la...................
pression p qu’il exerce.
la température ; la température d’un gaz est liée
b.Lorsque V est doublé, p est doublée/ divisée par 2 à...................de ses molécules.

3 Loi de Boyle-Mariotte le...................

1.Enoncer la loi de Boyle-Mariotte. la quantité de matière.
2.A température constante, lorsque la pression est
multipliée par 2 , le volume d’une quantité donnée de  Une température s›exprime en degré Celsius ou en
gaz est-il : (K) et se mesure avec un ....................
 Inchangé ?
 Zéro degré Celsius correspond à ...................kelvin.
 Multiplié par 2 ?
 Un thermomètre met en jeu une
 Divisé par 2 ? grandeur...................qui dépend de la température.

4 Equation des gaz parfaits 7 Répondre par vrai ou faux

1.Ecrire l’équation d’état du gaz parfait en précisant Pour un gaz, la valeur du produit pV dépend :
la signification de chaque symbole et l’unité
correspondante. 1.de sa température,
5 Répondre par vrai ou faux ces affirmations et 2.de sa nature,
corriger celles qui sont fausses 3.de sa quantité de matière
1.L’air est un mélange de plusieurs gaz.
2.Un jour sans vent, les molécules de gaz sont 8 Echelle Kelvin
pratiquement immobiles.
3.Les molécules de gaz sont immobiles lorsque la 1.Quelle est l’unité de température absolue ? Donner
température vaut zéro Kelvin. son symbole.
4.Deux gaz finissent toujours par se mélanger. 2.Quel est le lien entre la température Celsius θ et la
6.1bar= 10 000 Pa température absolue T ?
7.1hPa=1mbar
9 Température absolue
6 Compléter le texte par les mots suivant.
1.Quelle est la signification microscopique de la
physique ; désordonné ; dispersées ; volume ; pression température absolue ?
; agitation ; brownien ; molécules petite ; thermomètre 2.Que représente le zéro absolu à l’échelle
microscopique ?
3.Quelle est sa valeur en degrés Celsius ?
La température d’ébullition de l’eau sous une pression
de 1,013. 105 Pa est égale à 100°C.

4.Quelle est sa valeur en kelvins ?
La température de fusion du plomb est égale à
600,55 K.

5.Donner la valeur de cette température en degrés

Chapitre 17 : Loi des gaz parfaits 253

Exercices

Celsius. p1 = 0,75.105 Pa et à la température T. L’enceinte
contenant le gaz est alors réduite à un volume
APPLIQUER V2=2,5 m3, la température
étant maintenue constante.
10 Détente d’un gaz
Calculer la valeur p2 de la
Une bouteille de dioxygène de volume V = 100 cm3 pression du gaz en hPa.
est maintenue à une température constante T. Le gaz
contenu dans la bouteille, considéré comme parfait, est 14 flacon de dioxygène
à la pression pi = 3×105 Pa. On relie alors la bouteille à
un réservoir initialement vide de gaz. La pression finale On introduit 1,00.10-1 mol de
est pf = 1×105 Pa, et la température finale n’a pas dioxygène dans un récipient de
varié. volume 3,0 L. la pression dans
le récipient est alors de 1,5.105 Pa.
1.Enoncer la loi de Boyle-Mariotte.
2.Calculer le volume total du gaz à la fin de l’opération. 1.Déterminer la température du gaz emprisonné en
3. En déduire le volume du réservoir. Kelvin, puis en degré Celsius.
2.Le gaz est maintenant porté à la température de
11 Pression et température 60°C. Que devient la pression ?
3.Interpréter la variation de pression à l’échelle
Des jeunes du quartier jouent avec un ballon de microscopique.
football, partiellement gonflé à la température de R=8,314 J.mol-1.K-1
20,0°C sous la pression de 1,0 bar. Son volume
intérieur, supposé constant, est de 5 L. 15 Pression et quantité

Un jeune prend le ballon et jette sur le toit de leur Un récipient contient un gaz dont la pression est de
maison. Le lendemain il remarque que le volume du 1,1.105 Pa et la température de 50°C. Le gaz est
ballon a changé et qu’il est devenu plus dur. refroidi à volume constant jusqu’à la température
1.Quelle est la quantité d’air contenu dans le ballon ? de 10°C.
2.Comment se comporte les gaz à l’échelle
microscopique lorsque la température augmente ? 1.Quel est alors la pression du gaz ?
3.Pourquoi le ballon devient-il plus dur sous le soleil ? 2.Quel est la quantité de matière du gaz si son volume
est de 1L, 2 L et 0,5 L ?
R=8,314 J.mol-1.K-1 R=8,314 J.mol-1.K-1
16 Grandeurs macroscopiques
12 Air dans une seringue
Au départ, une seringue contient un certain volume
On enferme 50,0 mL d’air dans une seringue à la d’air. On bouche la seringue et on tire sur le piston
pression de 1015 hPa et à la température de 20°C. pour augmenter le volume occupé par l’air dans la
seringue. On suppose que la température du gaz à
1.Calculer la pression de l’air emprisonné lorsque l’intérieur de la seringue ne varie pas.
le volume est de 30,0
mL, la température étant 1.Quelles sont les grandeurs macroscopiques
constante. permettant de décrire l’état d’un gaz ?
2.Calculer le volume 2.Au cours de cette expérience, quelles sont celles qui
occupé par l’air restent constantes ? celles qui varient ? préciser leur
emprisonné lorsque la sens de variation ?
pression de 1050 hPa
, la température étant Analyser
constante.
17 Autonomie du plongeur
13 Diminution de volume

Une certaine quantité de volume de gaz parfait occupe
un volume V1 égal à 5,0 m3, à la pression

254 Chapitre 17 : Loi des gaz parfaits

Exercices

Le volume d’une bouteille d’air utilisée pour la plongée 19 Bombe aérosol
sous-marine est égal à V0=15 L. La pression de l’air
qu’elle contient est égale à p0= 200 bars. Le volume Pendant l’hiver les moustiques sont très nombreux
des poumons est supposé invariable .On considère dans notre pays. Pour se protéger de ces moustiques,
que, lors d’une plongée, un homme inhale 1 L d’air qui peuvent entraîner des maladies graves comme le
à chaque inspiration, à raison de 17 inspirations par paludisme, la population utilise soit des moustiquaires
minute. La pression de l’air dans les poumons est soit de bombe aérosol pour tuer ces insectes. Une
égale à 2 bars à une profondeur de 10 m et à 4 bars à bombe aérosol contient 500 mL de gaz (considéré
une profondeur de 30 m. parfait) à une pression
La bouteille est munie d’un détendeur, qui permet de 1,0.107 Pa et à une
d’abaisser la pression de l’air à l’intérieur de la température de 20°C.
bouteille jusqu’à celle des poumons du plongeur. L’air
vérifie la loi de Boyle-Mariotte dans ces conditions. 1.Calculer la quantité de
Calculer l’autonomie en air du plongeur à une matière (en mol) de ce gaz.
profondeur de 10 m, puis à une profondeur de 30 m. 2.En déduire son
volume molaire dans ces
18 Pneu de voiture conditions.
3.En appliquant la loi de
Un pneu de voiture est gonflé à la température de Mariotte, calculer le volume
20,0°C sous la pression de 2,10 bars. Son volume de gaz que cette bombe
intérieur, supposé constant, est de 30 L. est susceptible de dégager
1.Quelle quantité d’air contient-il ? dans l’air à 20°C et à la pression atmosphérique.
2.Après avoir roulé un certain temps, une vérification 4.Retrouver ce résultat en appliquant une autre
de la pression est effectuée: la pression est alors méthode de calcul.
de 2,30 bar. Quelle est alors la température de l’air
enfermé dans le pneu ? Exprimer le résultat dans R=8,314 J.mol-1.K-1
l’échelle de température usuelle.
3.Les valeurs de pression conseillées par les 20 Pression et volume
constructeurs pour un gonflage avec de l’air sont-elles
Deux récipients sont reliés par un tube de volume
différentes pour un gonflage à l’azote dans les mêmes négligeable muni d’un robinet. Les 2 récipients
conditions de température ? contiennent un gaz parfait. La température de 27°C
Données: constante du gaz parfait, R= 8,314 SI ; ne varie pas pendant l’expérience.
M=29g/mol La pression p1 et le volume V1 (récipient 1) sont
respectivement : 2,0×105 Pa et 2,0 L.
La pression p2 et le volume V2 (récipient 2) sont
respectivement : 1,0×105 Pa et 5,0 L.

R=8,314 J.mol-1.K-1

1.Calculer les quantités de matière n1 et n2 de gaz
dans chaque récipient.
2.On ouvre le robinet. En déduire le volume total Vt
occupé par le gaz.

3.Déterminer pt, la pression du gaz lorsque le robinet
est ouvert.

21 Quantité de matière et volume molaire

Une bouteille en verre, de contenance égale à 1,50 L,
contient de l’air à

θ =20°C et à la pression atmosphérique p

Chapitre 17 : Loi des gaz parfaits 255

Exercices

=1,013.105Pa. L’air est composé d›environ 80% de 23 Variation de la pression avec l’altitude
diazote et 20% dioxygène en volume. On considéra
que c’est un gaz parfait. À température constante, la pression atmosphérique
p (en Pa) varie avec l’altitude (si celle-ci n’excède pas
1.Calculer la quantité de quelques dizaines de km) selon la relation p = p0 - µgh
matière n d’air contenu dans la où µ (en kg/ m3 ) est la masse volumique de l’air à la
bouteille. température considérée et h l’altitude (en m).

2.a.Calculer les quantités p0 = 1,013.105 Pa; µ = 1,29 kg/m3; g = 9,81 N/kg
de matière de diazote et de
dioxygène contenues dans la 1.À quelle altitude la pression atmosphérique est-elle
bouteille. égale à p0 ?
2.Quelle est la valeur de p au sommet de la tour Eiffel
b.En déduire les masses (altitude : 300 m) ?
de diazote et de dioxygène
correspondantes. 24 P ourquoi est-il si difficile d’ouvrir un pot de

3.On chauffe à θ =100°C l’air contenu dans la confiture?

bouteille fermée. Quelle grandeur physique se trouve La fabrication des confitures se fait à partir d’un
également changée? Calculer sa nouvelle valeur. mélange de fruits et de sucre, chauffé autour de
120°C, sous la pression atmosphérique égale à
4.On renouvelle l’expérience, cette fois avec la 1,00.105 Pa.
bouteille ouverte. Calculer la quantité de matière de
gaz n dans la bouteille. Les pots sont remplis à environ 1 cm du bord puis
fermés, à cette température et sous cette pression. Ils
5.En déduire le volume molaire des gaz à 100°C et à refroidissent ensuite lentement. La courbe ci-contre
la pression atmosphérique. donne l’évolution de la pression de l’air, restant dans
le pot en fonction de la température.
6.Quelles sont alors les masses de diazote et de
dioxygène contenues dans la bouteille? 1.Quelle est la pression de l›air enfermé sous le
couvercle
Volume molaire des gaz à 20°C et à la pression de a.Au moment où le pot est fermé?
1,013.10 5 Pa; Vm=24 L.mol-1 ; b.Lorsque le pot a atteint la température ambiante de
20°C ?
22 De l’utilité d’une cocotte-minute… Le diamètre d’un couvercle de pot de confiture est
D = 8,0 cm. Calculer, à la température ambiante de
Un autocuiseur (« cocotte-minute ») est utilisé 20°C, les forces exercées sur le couvercle :
pour faire cuire des légumes dans de l’eau. Il est c.Par l’air extérieur;
hermétiquement fermé avant chauffage. d.Par l’air restant dans le pot.
1.Quel gaz est présent dans l’autocuiseur avant Conclusion
chauffage et à quelle pression ?
2.Quand l’eau se met à bouillir, la pression du gaz
dans l’autocuiseur augmente. Quel est alors le gaz
présent? Pourquoi la pression augmente-t-elle ?
3.Quel est l’intérêt de la
soupape présente sur le
couvercle de l’autocuiseur
?
4.Quand la soupape
tourne, la température
d’ébullition de l’eau dans
l’autocuiseur est voisine de
120°C.
Quel intérêt présente la cuisson en autocuiseur par
rapport à la cuisson à l’air libre ?

256 Chapitre 17 : Loi des gaz parfaits

Solutions aqueuses 18CHAPITRE

Pendant l’effort, le sportif perd de l’eau et des sels minéraux en
transpirant, et puise dans ses réserves énergétiques pour alimenter ses
muscles. De nombreuses boissons énergétiques sont proposées dans le
commerce pour compenser ces pertes.
)) Peut-on définir une grandeur qui caractérise leur goût et leur couleur ?
)) De quels paramètres dépend-elle ?

Un athlète entrain de saisir une bouteille d’eau minérale.

Compétences attendues

 Savoir qu’une solution peut contenir des molécules ou des ions.
 Connaître et exploiter l’expression de la concentration massique ou de la concentration

molaire d’une espèce moléculaire ou ionique dissoute.
 Élaborer ou mettre en œuvre un protocole de dissolution, de dilution.
 Pratiquer une démarche expérimentale pour déterminer la concentration d’une espèce

(échelle de teintes, méthode par comparaison).
 Exploiter les indications portées sur une étiquette d’un emballage d’un produit

chimique.

Activités

1 Analyse du sang

La mesure des quantités de matière se révèle très importante dans le domaine de la santé. Suite à une prise de
sang, il est possible de connaître la quantité de certaines espèces chimiques contenues dans un litre de sang.
Si celle-ci n’est pas comprise dans un intervalle donné, une pathologie peut être alors détectée.
Comment un médecin arrive-il à reconnaître une maladie à partir du résultat d’une analyse ?

Le médecin a prescrit des analyses de sang à Abdallah. Voici un extrait du résultat de ses analyses donnée par
un laboratoire.

Chimie du sang Espèce analysée Masse molaire Résultats de Normes des
(g.mol-1) l’analyse (g.L-1) concentrations
Urée molaires (mmol.L-1)
Glycémie à jeun 60 0,37
180 1,25 3à8
4,45 à 6,40

Bilan lipidique Cholestérol total 386 2,49 4,00 à 6,50
Triglycérides 887 1,34 0,34 à 1,70

Doc.1. Résultat d’une analyse de sang

Le bilan lipidique indique les taux en cholestérol total et en triglycérides qui correspondent à plusieurs
molécules différentes.
Des valeurs trop élevées en cholestérol et triglycérides sont des facteurs à risque de maladies
cardiovasculaires.
La glycémie à jeun correspond au taux de sucre (glucose) dans le sang, lorsqu’aucun aliment n’a été
absorbé depuis plusieurs heures. Parfois, le pancréas se met à mal fonctionner ou alors il ne parvient
plus à en produire assez : on parle alors de diabète. Selon le taux de sucre dans le sang à jeun, on parlera
d’hyperglycémie modérée (entre 1,10 g.L-1 et 1,25 g.L-1), d’intolérance au glucose ou pré-diabète (lorsqu’on
approche des 1,26 g.L-1) ou de diabète (dès que l’on franchit ce seuil). Avoir trop de sucre dans le sang
peut créer des dégâts à plusieurs niveaux : les yeux, les reins et le système cardiovasculaire peuvent être
endommagés. Non soignée, l’élévation excessive du taux de sucre peut entraîner un coma diabétique.
Notre organisme utilise le sucre comme énergie pour fonctionner. Sans lui, on est fatigué, incapable de faire
le moindre effort. Lorsque le taux de glucose dans le sang est trop faible, on parle d’hypoglycémie. Il suffit
d’un sucre ou d’une friandise pour que l’organisme retrouve de la vigueur dans les minutes qui suivent.
Poussée à l’extrême, l’hypoglycémie peut entraîner un malaise, voire un coma si aucun soin n’est apporté.

Document : Texte sur les analyses

Pour vous aider

La concentration massique, ou «titre massique » (notée Cm), est liée à la masse par slauirvealnatteio:nCs=uinvante : Cm = m .
De même, la concentration molaire est liée à la quantité de matière par la relation V

Exploitation  V

1. Des valeurs de référence sont données dans la dernière colonne de la feuille d’analyses du Doc.1. en quelle

unité sont-elles exprimées ?
2. E xprimer la concentration molaire C en fonction de la concentration massique Cm et de la masse molaire M

de l’espèce dissoute.
3. Calculer la concentration molaire C des différentes espèces analysées en Doc.1.
4. D’après les résultats de ces analyses, de quelle(s) pathologie(s) Abdallah peut-il souffrir ?
5. Chercher, sur internet, quel(s) conseil(s) nutritionnel serait-il judicieux de lui donner ?

258 Chapitre 18 : Solutions aqueuses

Activités

2 Préparation d’une solution de glucose par dissolution

Les solutions de perfusion glucosées sont produites à DjibPharma. Elles sont administrées par voie
intraveineuse chez les patients. Une perfusion de glucose, de formule chimique C6H12O6 , peut être administrée
notamment en cas d’hypoglycémie.

Le docteur Ahmed décide de perfuser un patient en état d’hypoglycémie avec une solution de glucose à 5,0 %.
Par manque de solution de glucose, il prend donc une masse m = 5,40 g du glucose solide pour préparer 100,0
mL de cette solution glucosée.
Comment préparer une telle solution à partir d’un solide ?

Pour vous aider

Une solution de glucose à 5,0% est une solution qui a une concentration massique de 50,0 g.L-1.
La verrerie utilisée sera rincée à l’eau distillée avant et après chaque manipulation.

Matériel et produits 
1 balance, 1 pissette d’eau distillée, 1 entonnoir à solide, 1 fiole jaugée de
100 mL, bouchon pour fiole, 1 pipette pasteur, 1 coupelle, 1 spatule
1 flacon de glucose en poudre.

Protocole

(Voir schémas du protocole expérimental sur fiche méthode)

1. Poser une coupelle sur la balance puis appuyer sur le bouton TARE. Doc.2.a Étiquette d’une solution de
2. Peser la masse m de glucose avec précision. glucose pour perfusion.
3. A l’aide d’un entonnoir à solide, introduire la masse de glucose dans la

fiole jaugée de 100 mL.

4. R incer la coupelle et l’entonnoir avec la pissette d’eau distillée en versant

l’eau de rinçage dans la fiole jaugée.

5. Ajouter de l’eau distillée jusqu’au 2 / 3 de la fiole.
6. Après l’avoir bouchée, dissoudre le solide en agitant la fiole.
7. Quand le solide est dissout, compléter avec de l’eau distillée jusqu’à 1 cm

en dessous du trait de jauge.
8. Ajuster goutte à goutte avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge à

l’aide d’une pipette pasteur, en ayant les yeux à hauteur du trait. Le bas du

ménisque doit être au niveau du trait de jauge.
9. Boucher la fiole, puis homogénéiser une deuxième fois en agitant la fiole.

Exploitation 

1. D ans le protocole, on agite deux fois la solution. Expliquez le rôle de

chacune des deux agitations. Doc.2.b Matériel et produit
2. Pourquoi ne faut-il pas remplir la fiole entièrement avant d’agiter pour utilisés pour préparer la
solutions de glucose
dissoudre ?

3. Que faut-il faire si on ajoute trop d’eau et que l’on dépasse le trait de jauge ?

4. Calculer la masse molaire M du glucose.

5. Calculer la quantité de matière n du glucose contenue dans cette solution. En déduire sa concentration

molaire.

6. Calculer la concentration massique de la solution préparée et la comparer à la valeur indiquée sur l’étiquette

ci-dessus. (Doc.2.a)

Chapitre 18 : Solutions aqueuses 259

Activités

3 Préparation d’une solution de permanganate de potassium par dilution

On veut préparer une solution fille de permanganate de potassium de concentration
C1 = 1,0.10-3 mol.L-1 à partir d’une solution mère de concentration C0 = 1,0.10-2 mol.L-1.
Comment préparer une telle solution ?

Matériel et produits 
1 pissette d’eau distillée, 1 bécher de 100 mL, 1 fiole jaugée de 100 mL,
bouchon pour fiole, 1 pipette jaugée de 10,0 mL, 1 pipetteur, 1 pipette
pasteur.
1 flacon contenant la solution mère de permanganate de potassium de
concentration molaire C0 = 1,0.10- 2 mol.L-1.

Protocole 

(Voir schémas du protocole expérimental sur fiche méthode) Doc.3. Matériel et produit utilisés

1. Verser environ 20 mL de la solution mère dans le bécher.

2. A l’aide de la pipette jaugée de 10,0 mL munie de son pipetteur, prélever 10,0 mL de la

solution dans le bécher et l’introduire dans la fiole jaugée de 100 mL.

3. Remplir avec de l’eau distillée jusqu’au 2 /3 de la fiole jaugée, après l’avoir bouchée,

agiter.

4. Compléter avec de l’eau distillée jusqu’à 1 cm en dessous du trait de jauge.

5. A juster goutte à goutte avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge à l’aide d’une pipette

pasteur, en ayant les yeux à hauteur du trait. Le bas du ménisque doit être au niveau du

trait de jauge (Doc.4).

6 Boucher la fiole, puis homogénéiser une deuxième fois en agitant la fiole. Doc.4. Le bas du mé-

Exploitation  nisque et au niveau du
1. C alculer la quantité de matière n0 de permanganate de potassium contenu dans un trait de jauge.
volume V0 = 10,0 mL de la solution mère.
2. Calculer la quantité de matière n1 de la solution fille de permanganate de potassium contenu dans un volume
V1 = 100 mL. Que remarquez-vous ?
3. Déduire la relation entre C0, C1, V0 et V1.
On appelle facteur de dilution le nombre, sans unité, défini par : F = CO

4.Calculer le facteur de dilution et le comparer au rapport V1 . ConcluCr1e.
5. S i on veut préparer 100 mL d’une solution fille de C2 = 5V,00 .10 - 4 mol.L-1 à partir de la solution mère, quel
volume V’0 doit-on prélever ?

4 Préparation d’une échelle de teinte

L’eau de Dakin est un liquide antiseptique (bactéricide, fongicide, virucide) utilisé pour nettoyer des plaies et
des muqueuses, de couleur rose et à l’odeur d’eau de Javel.
Elle est à base d’hypochlorite de sodium (eau de Javel diluée) additionnée de permanganate de potassium
pour la stabiliser vis-à-vis de la lumière. C’est le permanganate de potassium qui donne à l’eau de Dakin sa
coloration rosée.
Comment vérifier, par un encadrement, l’indication de l’étiquette concernant la composition de l’eau
de Dakin en permanganate de potassium ?

260 Chapitre 18 : Solutions aqueuses

Activités

SOLUTE DE DAKIN STABILISE COOPER
COMPOSITION
Principes actifs
Hypochlorite de sodium …….0, 500 g de chlore actif pour 100 mL

Principes non actifs
Permanganate de Potassium …...0, 0010 g pour 100 mL
Dihydrogénophosphate de sodium dihydraté ...........Excipient
Eau purifiée.................................... Excipient

Doc.5. Notice de l’eau de DAKIN

Matériel et produits 

1 pissette d’eau distillée, 2 burettes graduées de 25 mL, 6 tubes à essais
identiques sur un support.
100 mL de solution de permanganate de potassium de concentration
molaire C1 = 1,0. 10- 4 mol.L-1, 1 flacon d’eau de DAKIN.

Protocole 
1. Rincer les deux burettes avec de l’eau distillée.
2. Remplir une burette avec la solution de permanganate de potassium et
l’autre avec de l’eau distillée.
3. Rincer les tubes à essais avec de l’eau distillée puis les numéroter de 1 à 6.
4. E n utilisant le tableau du Doc.6. ci-dessous, verser, à partir de la burette, le volume demandé en solution de

permanganate de potassium dans chaque tube à essais.
5. V erser de même le volume d’eau demandé dans chaque tube à essais, à partir de la deuxième burette puis

mélanger pour homogénéiser la coloration.
6. D ans le 6ième tube à essais, verser 10 mL d’eau de dakin de concentration C’ en permanganate de potassium

inconnue.

Tube n° 12345

Volume de solution de permanganate de potassium (mL) 1 3 5 7 10

Volume d’eau (mL) 97530

Volume total (mL)

Concentration C (mol. L-1)

Doc.6.Tableau des valeurs

Exploitation 

Les ions MnO- 4 donnent une coloration violette. Cette coloration est d’autant plus intense que la concentration
en ions MnO-4 est grande. On obtient une échelle de teintes : chaque teinte correspondant à une concentration
spécifique.
1. Recopier et compléter le tableau Doc.6.
2. Comparer la couleur de l’eau du Dakin dans le 6ème tube avec l’échelle de teintes et donner un encadrement

de la concentration molaire C’en permanganate de potassium dans l’eau de dakin.
3. En déduire un encadrement de la concentration massique Cm en permanganate de potassium dans l’eau de

dakin et la comparer à la valeur indiquée sur la notice ci-dessus.

Chapitre 18 : Solutions aqueuses 261

Cours

1 Dissolution d’une espèce chimique

1.1. Définitions

Une solution est obtenue par dissolution d’une ou plusieurs espèces
chimiques dans un solvant. Une fois dissoute, l’espèce chimique
s’appelle soluté.

Le solvant est le liquide dans lequel le soluté est dissous.

Lorsque le solvant est l’eau, la solution est dite aqueuse. Doc.7. Sulfate de cuivre solide (espèces
chimiques) dans un verre de montre(a)
Avant dissolution, l’espèce chimique peut être un solide, un liquide ou un et de l’eau (solvant) dans un bécher (b).
gaz. Elle peut être constituée d’ions ou de molécules.

Après dissolution, une solution peut donc contenir des ions (l’eau salée par
exemple) ou des molécules (l’eau sucrée par exemple) dispersés parmi les molécules
d’eau de façon homogène.

Lorsqu’une solution ne peut plus dissoudre un supplément du soluté, on dit qu’elle est
saturée. Il restera, dans ce cas, un dépôt de solide au fond du récipient.

Une espèce chimique est insoluble dans un solvant si on la retrouve telle qu’elle est en
présence de ce solvant.

Exemple : L’huile est insoluble dans l’eau.

1.2. Propriétés d’une solution Doc.8. Solution saturée de
NaCl.
Si le soluté est ionique, les ions se dispersent et la solution obtenue est formée d’ions
entourés par des molécules d’eau : c’est une solution aqueuse ionique.

Exemple : Une solution de sulfate de cuivre contient les ions Cu2+et SO42-, sa formule
est (Cu2+ + SO42-)

Si le soluté est moléculaire (du glucose par exemple), la solution est constituée des
molécules de glucose entourées par des molécules d’eau : c’est une solution aqueuse
moléculaire.

Exemple : l’eau de glucose contient des molécules de glucose, sa formule est Doc.9. Une solution de
C6H12O6 sulfate de cuivre

2 Concentration molaire

La quantité de matière ne permet pas Doc.10. a. Deux solutions de même Doc.10.b. Deux solutions de concen-
de comparer la teneur en ions (et concentrations. trations différentes
molécules) des solutions. La dissolution
de la même quantité de matière dans
des volumes différents donne des
solutions de concentrations différentes.
On utilise donc à la place de la quantité
de matière une autre grandeur appelée
concentration molaire pour faire la
comparaison.

262 Chapitre 18 : Solutions aqueuses

Cours

2.1. Définition

La concentration molaire C d’une espèce chimique en solution est la quantité de matière n de l’espèce
chimique dissoute (soluté) présente dans un volume V de solution. La relation qui lie la concentration à la
quantité de matière est :

C = n avec C: concentration molaire (en mol.L-1)
V n : quantité de matière (en mol)
V: volume (en L)

dLaoncconCcA=en[tAr]a=tioVnsnomluAtioonlaire d’une espèce chimique A dans une solution peut être notée [A] ou CA

Exemple :

On prépare 50,0 mL d’une solution d’eau salée par dissolution de 5,0 mg de chlorure de sodium NaCl.

SeOCsoartiltcnleuCNlaNneCalorC=lmllaaMmbccrNNoeoaannCCdcllceeeonmnùttroraMaltetiNiosaoCnndl eemmsNotolallaaaCiirmlreecadorseresrceechseemptrtoocenhlasdéoiarelenu, ttCdiàoNuanCuc.lnhaeloprmouuarersesdexepmrseoNsadCsilui=omn5 .:,I0Cl fNmaaCugl t.=anVloNsraosClulctioanlc,uoleùr nNaCl .
MNaCl

On calcule d’abord la masse molaire moléculaire du chlorure de sodium.

MNaCl = M (Na) + M(Cl)
MNaCl = 23,0 + 35,5 = 58,5 g.mol-1.

On calcule ensuite le nombre de moles nNaCl puis la concentration molaire de la solution CNaCl
MmnNaCl = 5,0 x 10 -3
NaCl = = 8,5× 10-5 mol
NaCl
58,5

nMCNaCl = NaCl = 8,5 x 10 -5 = 1,7×10-3 mol.L-1
NaCl 50,0 x 10 -3

2.2 Relation entre concentration molaire et concentration massique

La concentration massique d’une espèce chimique en solution est la masse de soluté présente dans un litre

de solution. La concentration massique est notée Cm, elle s’exprime en g.L-1.

La concentration massique Cm est définie par la relation :Cm = m (1) où m est la masse du soluté présente
dans le volume V. V

La concentration molaire C, est définit par :C = n (2) où n est la quantité de matière du soluté présente dans le
volume V. V

Or n = m il vient donc m = n x M. nxM
M
En remplaçant m par son expression dans la relation (1) on obtient Cm= (3).
V
On remplace n nxM
V de la relation (3) par C. On obtient : Cm = V = C x M.

Donc Cm = C x M ou C = Cm
M

Chapitre 18 : Solutions aqueuses 263

Cours

3 Préparation d’une solution aqueuse de concentration déterminée

3.1 Par dissolution d’un soluté solide
a. Principe de la dissolution

Dissoudre une espèce chimique solide de masse m (en g) dans
un volume V (en L) d’eau, c’est réaliser une solution aqueuse de
concentration molaire en soluté bien définit.

Comme C = n , la quantité de matière n (en mol) à utiliser pour préparer la
V
solution est : n = C ×V. Si M est la masse molaire du soluté (en g.mol-1), il

faudra peser une masse (en g) de solide m = n ×M.

On peut écrire aussi : m = C ×V×M. Doc.11. Matériels utilisés pour préparer
une solution par dissolution d’un
b. Réalisation pratique d’une dissolution. solide.

L’ion cuivre (II) Cu2+ est connu pour ses effets thérapeutiques pour lutter
contre les rhumatismes.
On souhaite préparer 100,0 mL d’une solution de sulfate de cuivre (CuSO4)
de concentration molaire en ions Cu2+ égale : [Cu2+] = 1,0.10-1 mol.L-1.

Déterminer la masse de sulfate de cuivre anhydre nécessaire à la préparation de la solution.

Soit mCuSO4 , la masse de sulfate de cuivre anhydre, MCuSO4 sa masse molaire et nCuSO4 sa quantité de matière.
Avec les données à notre disposition : [Cu2+], la concentration voulue et V le volume à préparer, on peut écrire :

m = n = MCuSO4
CuSO4 x CuSO4

mCuSO4 = [Cu2+] x VCuSO4 x MCuSO4 Il apparaît alors nécessaire de calculer la masse molaire de sulfate de cuivre

anhydre (MCuSO4 ) .

MCuSO4 = M (Cu) + M(S) + 4 x M (O).

MCuSO4 = 63,5 + 32,1+ 4 x 16,0 = 159,6 g.mol-1.

Ensuite, on calcule la masse de sulfate de cuivre anhydre nécessaire pour la préparation de cette solution.

mCuSO4 = [Cu2+] x VCuSO4 x MCuSO4
mCuSO4 = 1,0.10-1 x 100,0.10-3 x 159,6
mCuSO4 = 1,596 g = 1,6 g
Une fois la masse déterminée, on prépare la solution. (voir le
protocole de l’ activité 2)

3.2 Par dilution d’une solution de concentration connue.
a. Principe de la dilution.

Doc12. Matériels utilisés pour préparer une solution 
par dilution d’une solution mère.

264 Chapitre 18 : Solutions aqueuses

Cours

Diluer une solution, c’est réaliser une nouvelle solution moins concentrée que la solution initiale en ajoutant
du solvant. La solution de départ est appelée solution mère. La solution diluée est appelée solution fille.

Le volume V0 de la solution initiale (solution mère) de concentration C0 contient une quantité de matière
n0 =C0 x V0.
Le volume V1 de la solution diluée (solution fille) de concentration C1 contient une quantité de matière
n1= C1xV1.

Au cours d’une dilution, la quantité de matière de soluté se conserve.

n0= n1 ou encore C0 x V0 = C1x V1. n1 = n0 = C0 x V0
V1 V1 V1
La concentration de la solution diluée est donc C1 =

On appelle facteur de dilution, noté F, le rapport de la concentration de la solution mère à celle de la solution
C0 V1
fille : F = C1 . Le facteur de dilution est toujours supérieur à 1. Il est aussi égal à :F = V0 .

b. Réalisation pratique d’une dilution.
On désire préparer un volume V1 = 100,0 mL d’une solution de diiode de concentration C1 = 1,00 x 10 -3 mol.L-1 à
partir d’une solution mère de diiode de concentration C0 = 1,00 x 10 -2 mol.L-1.
Calculer le volume de la solution mère à prélever pour préparer la solution fille demandée.

C0 = 1,00 x 10 -2 mol.L-1. Dillution C1 = 1,00 x 10 -3 mol.L-1.
V0 à déterminer (à prélever) V1 = 100,0 mL
n0 =C0 x V0. n1 =C1x V1.
Solution fille
Solution mère

Au cours de la dilution, il y a conservation de la quantité de matière du soluté :

n0 = n1
C0 x V0 = C1 x V1

V0 = C1x V1 A.N 1,00 x 10 -3 x 100,0 x 10 -3
C0 V0 = 1, 00 x 10 -2

= 1,00 x 10 -2 L = 10,0 mL

On introduit, dans une fiole jaugée de volume V1 = 100,0 mL, un
volume V0 = 10,0 mL de la solution initiale puis on complète avec
de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge. On obtient une solution
fille de concentration C1.

3.3. Echelle de teintes.

Lorsqu’une espèce chimique est colorée en solution, la teinte Doc. 13. Echelle de teinte
obtenue est d’autant plus foncée que la concentration est
importante. Cette propriété peut être utilisée pour évaluer
grossièrement la concentration d’une solution inconnue.

Chapitre 18 : Solutions aqueuses 265

Cours

L’essentiel du cours

1. Concentration molaire

Si l’on note nA la quantité de matière de l’espèce chimique A, et VSolution le volume de solution, la
concentration molaire en soluté de la solution est :
nA
CA= [A] = V solution avec CA en mol.L-1 ; nA en mol et VSolution en L.

2. Concentration massique ou titre massique

Si l’on note mA la masse de l’espèce chimique A et VSolution le volume de solution, la concentration massique
en soluté de la solution est :
mA
Cm(A) = V solution Avec Cm(A) en g.L-1 ; mA en g et VSolution en L.

3. Verrerie utilisée au laboratoire (Voir fiche méthode)
Préparer une solution par dissolution d’un solide

Pour préparer un volume V de solution de concentration C par dissolution d’un composé solide, il faut :
l C alculer la masse molaire, M, du solide à dissoudre puis la masse, m, de solide à prélever.
m=CxVxM
l S uivre le protocole expérimental (Voir fiche méthode) pour la préparation d’une solution par

dissolution.

4. Préparation d’une solution par dilution

Pour préparer un volume V1 de solution de concentration C1 par dilution d’une solution initiale de
concentration C0, il faut :

l Calculer ledv’ooùlumV0e=VVF01de solution initiale à prélever.
F= C0 V1
C1 = V0

l S uivre le protocole expérimental (Voir fiche méthode) pour la préparation d’une solution par dilution.

Lors d’une dilution, la concentration molaire du soluté diminue, mais sa quantité de matière ne

change pas.

C1 = n1 = n0 = C0 x V0
V1 V1 V1

266 Chapitre 18 : Solutions aqueuses

Exercices

Connaître Solution Soluté Solvant Aqueuse
ou non
1 Connaissances du cours. La dissolution de aqueuse
Recopier et compléter les phrases suivantes. la poudre d’éosine,
molécule de formule
1.Quand on dissout une ou plusieurs ... chimiques uCn20vHe6rOre5Bdr’4eNaua2f,oduarnnsit
dans un liquide appelé ..., on obtient un mélange ... une solution avec un
appelé ... . dépôt au fond du
verre.
2.Une solution dans laquelle le solvant est l’eau est Lors d’une extraction
appelée solution... liquide-liquide,
on extrait l’huile
3.La concentration massique d’une espèce chimique essentielle du
en solution est égale à la ... de cette espèce dissoute clou de girofle, à
par ...de solution. Elle s’exprime en ... . savoir la molécule
d’eugénol, à l’aide du
4.La concentration molaire d’une espèce chimique en dichlorométhane.
solution est égale à la ... de cette espèce dissoute par
...de solution. Elle s’exprime en ... . 3 Notion de concentration et de dilution.

5.Diminuer la concentration d’une solution aqueuse Recopier l’exercice et compléter à la place des
en lui ajoutant de l’eau signifie : ... la solution. pointillés par les mots : mole, dilution et par l’unité :
mol.L-1.
6.Quand on prépare une solution à partir d’une
espèce chimique solide, on ... d’abord le solide à Je dissous une ... de sucre dans un litre d’eau : on
l’aide d’une balance puis on l’introduit dans une... à parle de concentration C de valeur : 1 ... .
l’aide d’un ... . A présent, on verse ce litre d’eau sucré dans un
jerrican de 5L et on complète avec de l’eau.
7.Quand on prépare une solution fille par dilution
d’une solution mère, on utilise une ... pour prélever Il y a toujours 1 ... de sucre mais dans 5 L maintenant.
le volume de la solution mère puis on l’introduit dans La nouvelle concentration C’ est de 1... de sucre pour
une ... . 5L soit 0,2 ... C’ C, on a réalisé une ...

8.Lorsqu’une solution ne peut plus dissoudre un
supplément du soluté, on dit qu’elle est ... .

2 Composition des solutions. Appliquer
Recopier et compléter le tableau ci-dessous.

Solution Soluté Solvant Aqueuse 4 Calcul de concentration massique
ou non
aqueuse 1. Dans chacun des cas suivant, calculer la
concentration massique en saccharose (sucre
Une solution d’eau ordinaire de formule C12H22O11) de la solution.
salée obtenue par a.Volume d’eau = 250 mL; masse de sucre = 5,0g.
dissolution du
chlorure de sodium b.Volume d’eau = 250 cm3; masse de sucre = 10g.
NaCl dans l’eau
c.Volume d’eau = 500 mL; masse de sucre = 15g.
Une solution d’eau
sucrée obtenue d.Volume d’eau = 500 cm3 ; masse de sucre = 20g.
par dissolution du 2.En déduire, dans chacun des cas, la concentration
saccharose C12H22O11 molaire en saccharose de la solution.
dans l’eau
5 Calcul de concentration molaire.
La dissolution de 1.Dans chacun des cas suivant, calculer la
cdrainsstaluexcdycelodhiieoxdaenIe2 concentration molaire en saccharose (sucre ordinaire
donne une solution de formule C12H22O11) de la solution.
violette. a.Volume d’eau = 250 mL ;

nombre de moles de sucre = 0,05 mol.

Chapitre 18 : Solutions aqueuses 267

Exercices

b.volume d’eau = 250 cm3 ; de FeCl3, 6H20 contenue dans la masse pesée ?
nombre de moles de sucre = 1,0 mol. 2.Les 10 g de FeCl3, 6H20 sont placés dans une fiole
de 250 mL. Quelle est la concentration molaire de la
c.volume d’eau = 500 mL ; solution ?
nombre de moles de sucre = 0,250 mol.
9 Quantité de matière et concentration.
d.volume d’eau = 500 cm3 ;
nombre de moles de sucre = 0,0125 mol. On dispose de 250 mL d’une
solution de sulfate de
2.En déduire, dans chacun des cas, la concentration zinc obtenue à partir de
massique en saccharose de la solution. cristaux ZnSO4, 5H2O. La
concentration de la solution
6 Calcul de masse. est de 0,50 mol / L.
On prélève un certain volume
On souhaite préparer des solutions de V de cette solution.
sulfate de cuivre à partir de cristaux
CuSO4, 5H2O. Dans chacun des cas, Recopier et compléter le tableau ci-dessous.
calculer la masse de cristaux de
sulfate de cuivre qu’on doit peser pour Volume prélevé (en mL) 50 10
la préparation des solutions suivantes :
1. volume d’eau = 1 dm3 ; concentration Concentration molaire du
de la solution souhaitée : 1,0 mol.L-1 prélèvement (en mol / L)

2. volume d’eau = 0,5 L ; concentration Nombre de moles contenues
de la solution souhaitée : 0,1 mol.L-1 dans ce prélèvement (en mol)

3. volume d’eau = 0,1 L ; concentration 10 Solution de soude.
de la solution souhaitée : 0,1 mol.L-1 Dans une fiole jaugée de 100 mL, on dissous 0,40 g
de pastilles de soude (NaOH).
7 Concentrations massique et molaire.
1.Calculer la concentration massique Cm de la soude.
L’iode est un composant des 2.Calculer sa masse molaire moléculaire M, puis sa
hormones thyroïdiennes, quantité de matière n dans le 100 mL.
métabolisé dans la thyroïde. 3.En déduire sa concentration molaire C.
Les radio-isotopes de l’iode sont
par conséquent suceptible de 11 Solution de saccharose 
provoquer un cancer de la thyroïde lorsqu’ils sont 1.Quelle masse de saccharose (sucre ordinaire de
absorbés par l’organisme. formule C12H22O11) faut-il mettre en solution dans de
Comme les autres halogènes, on le trouve l’eau pour obtenir 500 mL de solution à 0,20 mol.L-1
essentiellement sous forme diatomique I2, de saccharose.
corrspondant au diiode.
On dissout une masse m = 25,0 mg de cristaux de 2.Calculer le nombre de moles de saccharose dans un
diiode, I2, dans 50,0 mL de cyclohexane. prélèvement de 20 mL de la solution précédente.

1.Calculer la concentration massique Cm du diiode 12 Dilution du sirop de sucre
dans le cyclohexane. Une cuve d’un usine contient V =150 L de sirop de
2.En déduire sa concentration molaire. concentration en saccharose C1=1,80 mol.L-1. On veut
à partir de ce sirop, préparer V2=0,10 L de solution de
8 Le chlorure ferrique saccharose de concentration C2=0,18 mol.L-1.
1.Calculer le volume V1 de sirop à prélever pour
Le chlorure ferrique est utilisé préparer cette solution.
comme alternative au sulfate de
fer (III) pour le traitement de l’eau.

1.On pèse à l’aide d’une balance
10 g de chlorure ferrique hexahydraté FeCl3, 6H20.
Quelle est la quantité de matière (nombre de moles)

268 Chapitre 18 : Solutions aqueuses

Exercices

2. Dans la liste ci-dessous, sélectionner, puis dessiner, préparer 500 mL d’une solution S0
le matériel dont vous avez besoin pour préparer cette de permanganate de potassium (
solution. KMnO4) à C0 = 2,50 mol.L-1.
Erlenmeyer de 100 mL – Erlenmeyer de 20 mL – fiole 1.Quelle masse de KMnO4 faut-il
jaugée de 100 mL – Eprouvette graduée de 25 mL – peser ?
bécher de 100 mL – bécher de 50 mL – ampoule à
décanter – ballon de 100 mL– pipette jaugée de 10 2. Donner le protocole
mL – pipette jaugée de 20 mL – pipette jaugée de 5 expérimental pour la préparation
mL. de cette solution.

13 Solution d’acide chlorhydrique. 3. Qu’a-t-on réalisé pour préparer
On souhaite préparer une solution S2 d’acide la solution S0 ?
chlorhydrique de concentration C2=0,050 mol.L-1 et de On prélève, à l’aide d’une pipette
volume V2=250mL à partir d’une solution S1 d’acide jaugée de 10,0 mL, un volume V0
chlorhydrique de concentration C1=1,0 mol.L-1. =10,0 mL de la solution S0 que
1. Quel volume de solution S1 doit-on prélever ? l’on place dans une fiole jaugée de
2.Quel sont les verreries utilisés pour effectuer la volume
préparation de cette solution ? V1 = 100mL.

14 Solution antiseptique. 4.Quelle est la concentration molaire de KMnO4 dans
le volume V0?
Une solution d’éosine est 5. Calculer la quantité de matière de KMnO4 dans le
une solution antiseptique volume VO
et asséchante. Dans un On complète la fiole jaugée de 100mL avec de l’eau
laboratoire pharmaceutique, distilée jusqu’au trait de jauge. On obtient une solution
une solution d’éosine est S1.
préparée en introduisant une
masse m = 10,0 g de poudre 6. Qu’a t-on réalisé pour préparer la solution S1?
d’éosine dans un volume 7.Quelle est la quantité de matière de KMnO4 dans le
volume V1
V = 500 mL d’eau. La formule brute de l’éosine est 8.Calculer la concentration molaire de la solution S1
C20H6O5Br4Na2. 9.En déduire sa concentration massique.
1.Déterminer la masse molaire M(C20H6O5Br4Na2) de
l’éosine. 16 Évaporation partielle de l’eau d’une solution.

2.Déterminer la quantité de matière n(C20H6O5Br4Na2) On dispose d’un litre de solution molaire (= une mole)
introduite en éosine. en chlorure de sodium dans l’eau. On effectue une
évaporation partielle de l’eau. Le volume final est de
3.Déterminer la concentration molaire [C20H6O5Br4Na2] 400 mL.
en éosine dans la solution préparée.
1. Quelle est le nombre de mole de NaCl dans la
4.Déterminer la concentration massique Cm en éosine solution avant et après évaporation de l’eau ?
dans la solution préparée.
5.Décrire le protocole expérimental de la préparation 2. Quelle est la nouvelle concentration de la solution ?
de la solution d’éosine.
17 Solubilité du chlorure de sodium.
analyser
La solubilité du chlorure de sodium NaCl (sel de
15 Préparation des solutions. cuisine) dans l’eau est de 360 g par litre à 20°C,
au-delà de cette masse introduite dans un litre, la
En solution diluée, le permanganate de potassium solution est dite saturée.
(KMnO4), peut être utilisé pour des bains de bouche
ou comme désinfectant pour les mains. On souhaite On dispose d’un volume V = 250 mL de solution
aqueuse de chlorure de sodium de concentration

Chapitre 18 : Solutions aqueuses 269

Exercices

molaire C = 6,90 mol.L-1. 19 Mélange des solutions.
On mélange un volume V1 = 40 mL d’une solution de
1.Qu’appelle-t-on solution saturée ? chlorure de sodium (NaCl) de concentration molaire
2.Déterminer la masse molaire M(NaCl) du chlorure C1=2,50.10-2 mol.L-1 avec un volume V2= 60 mL d’une
de sodium. solution de permanganate de potassium (KMnO4) de
3.Déterminer la quantité de matière n(NaCl) en concentration molaire C2 = 3,50. 10-3 mol.L-1.
chlorure de sodium dans la solution étudiée. 1.Déterminer la quantité de matière n1 en chlorure de
4.Déterminer la masse m en chlorure de sodium sodium.
utilisée pour préparer cette solution. 2.Déterminer la quantité de matière n2 en
5.Déterminer la concentration massique Cm en permanganate de potassium.
chlorure de sodium dans la solution 3.Quel est le volume total du mélange ainsi formé ?
6.La solution est-elle saturée ? Justifier. 4.Déterminer la nouvelle concentration molaire C’1 en

18 Chimie et biologie du corps humain. chlorure de sodium dans le mélange.
5.Déterminer la nouvelle concentration molaire C’2 en
Le tableau ci-dessous est un extrait d’une analyse permanganate de potassium dans le mélange.
de sang fournie par un laboratoire. Dans la première 20 Le lac Assal
colonne se trouvent les espèces à analyser, dans Un touriste revenant des bords du lac Assal (lac
la deuxième colonne se trouvent les résultats du salé ayant une concentration en sel (chlorure de
sujet malade et dans la troisième les intervalles de sodium NaCl) très importante) veut déterminer la
concentrations d’un sujet sain. Malheureusement, concentration de cette eau, en chlorure de sodium,
les résultats du patient, dans la deuxième colonne à partir de sa masse volumique. Il en a ramené une
ne sont pas donnés en concentration molaire et ne bouteille.
permettent donc pas de vérifier si cette personne est Partie I : préparation d’une solution de chlorure de
atteinte d’une pathologie ou non. sodium de concentration connue.
Le touriste souhaite tracer une courbe d’étalonnage
Espèce Résultats du Normes des donnant la masse volumique ρ de la solution en
analysée patient concentrations fonction de sa concentration molaire C. Pour cela, il
(volume de sang molaires (mol.L-1) prépare par dissolution plusieurs solutions aqueuses
Urée prélevé =10 mL) 3.10-3à 8.10-3 de chlorure de sodium de différentes concentrations.
OC(NH2)2 masse urée = On étudie la préparation de l’une de ces solutions.
Glycémie à 2,7 mg 1.Calculer la masse molaire moléculaire du chlorure
jeun(*) de sodium (NaCl).
masse glucose = 4,45.10-3 à 6,40.10-3 2.Calculer la quantité de matière de chlorure de
14,4 mg sodium contenue dans 250 mL d’une solution de

*)La formule semi-développée du glucose est :
HOCH2CHOHCHOHCHOHCHOHCHO

1.Donner la formule brute de la molécule de glucose.
2.Calculer sa masse molaire
3.Calculer la quantité de matière de glucose présente
dans les 10 mL de sang prélevé.
4.En déduire la concentration molaire de glucose dans
le sang (glycémie).
5.Calculer la quantité de matière de l’urée présente
dans les 10 mL de sang prélevé.
6.Calculer la quantité de matière minimale d’urée,
d’après la norme donnée, qui doit être présente dans
10 mL de sang. Calculer de la même manière la
quantité maximale.
7.D’après les résultats de cette analyse de sang, ce
patient est-il en bonne santé ?

270 Chapitre 18 : Solutions aqueuses

Exercices

concentration 3,40 mol.L –1. Un parent veut donner de la vitamine C à son enfant
3.Calculer la masse de chlorure de sodium malade, il n’a que des sachets dosé à 500 mg et
correspondant à cette quantité de matière. la dose à administrer à l’enfant est 250 mg dans 1
4.Donner le protocole expérimental permettant demi-verre d’eau. On estime ce volume à 100 mL.
de préparer cette solution. Préciser le matériel On donne la formule brute de l’acide ascorbique,
nécessaire. composant principal de la vitamine C : C6H8O6
Partie II : utilisation de la courbe.
Comment procéder pour avoir une solution contenant
Numéro de la solution 1 2 3 4 5 250 mg d’acide ascorbique dans 100 mL de
solution ?

22 Solution physiologique.

Concentration molaire 0,00 0,85 1,71 3,42 6,15
C (en mol.L –1)

Masse volumique ρ 1,00 1,05 1,10 1,20 1,36

(en kg.L –1)

1. A partir des données suivantes, tracer la courbe Aquarine est un sérum physiologique stéril qui peut
être utilisé quotidiennement pour l’hygiène nasale et
d’étalonnage ρ = f(C) sur un papier millimétré. occulaire. C’est une solution contenant du chlorure de
sodium NaCl à la concentration molaire
On prendra pour échelles : 1 cm pour 0,50 mol.L-1 en C= 1,54.10-1mol.L-1.
abscisse et 1 cm pour 0,05 kg.L-1 en ordonnée
Dr. Roua; jeune médecin, veut préparer au laboratoire
L’origine de l’axe des ordonnées commencera par un volume V= 50 mL de solution de chlorure de
1,00 kg.L-1. sodium, de même concentration que le sérum.

2. Le touriste mesure la masse d’un échantillon de 1.Comment doit-elle procéder ?
0,100 L de l’eau du lac Assal; il trouve m = 133 g.
Montrer que la masse volumique de l’échantillon est une solution de chlorure de sodium à 1,0% est une
de 1,33 kg.L –1. solution qui a une concentration massique de 10,0g.L-1.
On lit sur le paquet 0,9%.
3.A l’aide du graphique, trouver la concentration
molaire, en chlorure de sodium, de l’échantillon 2.Calculer la concentration massique de la solution
ramené par le touriste. préparée et la comparer à la valuer indiquée sur le
paquet.
4.Le touriste oublie de reboucher la bouteille qu’il a
ramenée. Le niveau du liquide a baissé et il observe 3.Conclure.
un dépôt de cristaux blancs au fond de celle-ci.
Expliquer le phénomène. 23 L’ibuprofène

21 L’acide ascorbique. L’ibuprofène est un anti-inflammatoire. Il est indiqué,
chez l’adulte et l’enfant de plus de 40 kg (soit à peu
l’acide ascorbique (vitamine C) est un acide organique près 12 ans), dans le traitement de courte durée
ayant des propiétés anti-oxydant. Il est présent dans le de la fièvre et/ou des douleurs telles que maux de
citron, les jus de fruits et les légumes frais.

Chapitre 18 : Solutions aqueuses 271

Exercices

tête, états grippaux, douleurs dentaires, courbatures 5.En déduire la quantité de matière n’d’acide
et règles douloureuses. Il est commercialisé sous éthanoïque contenue dans les 30,0 cL de vinaigre
divers noms commerciaux, par exemple Brufen, Advil, blanc.
Nurofen ... 6.Déterminer la concentration molaire [C2H4O2] en
À 37 °C, la solubilité de L’ibuprofène C13H18O2 est de acide éthanoïque dans la sauce de salade.
4,3 mg pour 100 mL.
Données :
Cela signifie qu’il peut s’en dissoudre au maximum Masse volumique du vinaigre blanc :
4,3 mg dans 100 mL d’eau. ρ = 1,0.103 kg.m-3
Pour une masse supérieure d’ibuprofène, la solution
de volume 100 mL est dite saturée. 25 Une boisson énergétique
1.Quelle est la concentration molaire maximale d’une
solution d’ibuprofène ? Pour remplir sa bouteille de 0,75 L, un sportif coureur
2.On prépare à 37 °C, 400 mL de solution se fabrique sa propre boisson énergétique. Il prévoit
d’ibuprofène à partir de 12,0 mg de cristaux ainsi de compenser ses pertes en eau et en sels
d’ibuprofène pure. La solution est-elle saturée ? minéraux par sa sueur et ses pertes en sucre au sein
3.Quelle est la concentration molaire de la solution de ses muscles.
obtenue ?
24 Solution de vinaigre blanc. Il suit la recette suivante:
Un litre de vinaigre blanc possède un degré d’acidité
égale à 8°. Cela signifie qu’une masse de 100 g de «Mettre dans la bouteille le jus de 3 citrons pressés
vinaigre, contient en solution 8 g d’acide éthanoïque (200 mL), une pincée (1,3 g) de chlorure de sodium
de formule brute C2H4O2. NaCl et 4 cuillerées (20 mL) de sirop de glucose
Pour préparer une sauce de salade, on mélange C6H12O6 de concentration molaire
30,0 cL de vinaigre blanc et 30,0 cL d’huile d’olive.
1.Déterminer la masse d’un litre de vinaigre blanc. 1,0 mol.L-1. Compléter la bouteille avec de l’eau et
2.Déterminer la masse d’acide éthanoïque contenu bien agiter.»
dans un litre de vinaigre blanc.
3.Calculer la masse molaire M(C2H4O2) de l’acide Données: La masse volumique du jus de citron est
éthanoïque. ρ = 1,1 g.mL-1.
4.Calculer la quantité de matière n en acide
éthanoïque contenu dans 1,0 L de vinaigre blanc. 1.Calculer la masse du jus des 3 citrons pressés dans
la bouteille.
Les citrons sont utilisés pour le goût et pour l’apport
en vitamine C de formule C6H8O6. Le pourcentage
massique de celle-ci dans le jus de citron y est de
0,055%, c’est-à-dire que dans 100 g de jus de citron il
y a 0,055 g de vitamine C.

2.Quelle est la masse de vitamine C contenue dans
les 200 mL de jus de citron ?

3.En déduire la concentration massique en vitamine C
de la boisson obtenue.
4. Déterminer les concentrations molaires (en
chlorure de sodium, glucose et vitamine C) de cette
nouvelle boisson.
5. Sa recette lui semblant satisfaite, le sportif veut
préparer la boisson pour l’ensemble des coureurs de
son équipe. Pour simplifier, il prend de la vitamine
C en poudre. Déterminer les masses de chlorure de
sodium et de vitamine C ainsi que le volume de sirop
de glucose à utiliser pour fabriquer 50 litres de sa
solution.

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