TP Chimie N° 02

Préparation de

solutions.

Correction.

 

   

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Matériel :

deux balances électroniques, béchers, coupelle ou verre de montre, fiole jaugée de 250 mL ou 100 mL, pipette jaugée de 10 mL et 20 mL, entonnoir, pipette simple, pissette d’eau distillée.

solution de chlorure de fer III de concentration C, alcool à brûler, chlorure de sodium solide.

 

I- But Préparer des solutions par dissolution.
II- Par Dissolution d'un composé solide ionique.
III- Par dilution d'un liquide.
IV - Par dilution d'une solution mère.
V - Matériel et verrerie.

 

Données

Na

O

C

H

S

Cu

Fe

Cl

Masses molaires

g / mol

23,0

16,0

12,0

1,00

32,1

63,5

55,8

35,5

 

I- But : Préparer des solutions par dissolution d’un solide ou par dilution d’une solution.

II- Par dissolution d’un composé ionique solide.

1)- Expérience.

ManipulationPrélever à l’aide d’une spatule un peu de chlorure de sodium. 

-    Peser en utilisant une balance électronique et une coupelle ou un verre de montre. 

-    Noter sa masse m1  =

-    introduire le solide dans une fiole jaugée de volume V = 250 mL.

-    rincer le récipient utilisé et avec une pissette d’eau distillée. 

-    L’eau de rinçage doit couler dans la fiole jaugée.

-    remplir la fiole jaugée environ aux ¾  avec de l’eau distillée. 

-    agiter pour accélérer la dissolution et homogénéiser la solution.

-    compléter avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge. 

-    Ajuster au trait de jauge avec une pissette d’eau distillée.

-    boucher et agiter pour homogénéiser. On obtient la solution 1.

2)- Compte-rendu.

RédactionSchématiser les opérations nécessaires à la préparation de la solution 1 en indiquant toute la verrerie utilisée.

Première étape :

 à l’aide d’une balance électronique, on détermine la valeur de la masse de soluté

Deuxième étape :

on verse le soluté dans la fiole jaugée de volume approprié

Troisième étape :

On ajoute de l’eau distillée aux ¾ de la graduation.

 

Quatrième étape :

on agite pour dissoudre, mélanger et

 homogénéiser

Cinquième étape :

On complète avec une pissette d’eau distillée jusqu’au trait de jauge.

Sixième étape :

on agite pour homogénéiser. 

La solution est prête.

 

-    Calculer le titre massique tm et la concentration molaire C de la solution 1.

-          Titre massique de la solution :

m (S)

t (S) =  


 

   

 

V

 

1,21

t (S)


250,0 x 10 3  

     

t (S) 4,84 g / L

 

 

-  Concentration molaire de la solution de chlorure de sodium : M(NaCl) = 58,5 g / mol

-  m (S) = (S) . M (NaCl) et

C (S) = 

n (S) 


V 

-  En combinant ces deux relations :

C (S) =  

m (S) 


  M (NaCl) . V 

 
 

1,21

C (S) = 


58,5 x 0,250

C (S)  

8,27 x 10 – 2 mol / L

 

-    Indiquer les espèces chimiques présentes dans la solution 1.

-  Si le solide est du chlorure de sodium, la solution contient des ions chlorure et des ions sodium.

-  Si le solide est du chlorure de fer III.

La solution contient des ions chlorure et des ions fer III.

 

-    Écrire l’équation simplifiée de la réaction de dissolution du chlorure de sodium dans l’eau.

-  Solution de chlorure de sodium :

-  NaCl (s)      Na + (aq)   +   Cl (aq)

-    En déduire la concentration molaire des ions présents dans la solution.

-  Solution de chlorure de sodium :

-  La solution contient autant d’ions chlorure que d’ions sodium :

-  C(s) = [ Na + ] = [ Cl ]  8,27 x 10 – 2  mol / L

   

III- Par dilution d’un liquide.

1)- Expérience.

ManipulationMesurer la masse m 2 d’une fiole jaugée de 100 mL vide.

ManipulationPrélever  V0 =10,0 mL d’alcool à brûler commercial avec une pipette jaugée munie de sa propipette.

ManipulationLes introduire dans la fiole jaugée de 100 mL.

ManipulationAjouter de l’eau distillée aux ¾, homogénéiser, puis ajuster au trait de jauge avec une pissette d’eau distillée.

ManipulationBoucher et agiter doucement pour homogénéiser. On obtient la solution 2.

-    Mesurer la masse m3 de la fiole pleine.

2)- Compte-rendu.

-    Mode opératoire

 

-    L’alcool à brûler commercial contient principalement de l’éthanol.

-    L’indication 90 ° signifie que l’alcool à brûler commercial contient 90 % en volume d’éthanol.

-    Ce n’est pas un corps pur, c’est un mélange d’éthanol et d’eau.

Les pesées

 

a)- Déterminer le titre massique de la solution 2 sachant que la masse volumique de l’éthanol est μ = 0,79 g / mL.

-  Volume V d’alcool pur utilisé : pourcentage en volume 90 %

V

90 


. V0

100 

-  Masse m(s) d’alcool pur utilisé :

m (S) =  

μ . V

 

90 


. V0 . μ

100 

90

m (S) = 


x

0,79 

 x 10

100

m (S) 7,1 g

 

-  Titre  t(s) massique de la solution :

m (S)

t (S)


 

   

 

V

 

8,7

t (S)


100,0 x 10 - 3  

     

t (S) 71 g / L

b)- Quelles sont les espèces présentes dans la solution commerciale et dans la solution 2 ?

-  Espèces présentes dans la solution :

-  Éthanol CH3CH2OH, méthanol CH3OH, eau H2O, et du diiode pour dénaturer l’alcool.

-  Les solutions contiennent les mêmes espèces chimiques.  

 

c)- Déterminer la valeur de la masse volumique de la solution 2.

-  Masse de la solution 2 :

-  m = m1  –  m2  =>  m = 160,83 – 62,27 

-  m 98,56 g  

-  Masse volumique de la solution 2.

μ =  


 

   

 

 

V

 

 

98,56

μ


 

100,0 

     

μ 0,9856 g / L

IV- Par dilution d’une solution mère.

1)- Expérience.

ManipulationOn dispose d’une solution mère de chlorure de fer III de concentration CM.

ManipulationOn souhaite préparer par dilution, un volume VF =100 mL d’une solution fille de concentration  appelée solution 3.

RédactionQuel volume VM de solution mère faut-il prélever ?

-  On doit effectuer une dilution car la concentration molaire du soluté diminue.

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

-  On dit qu’au cours d’une dilution, la quantité de matière de soluté se conserve.

-  La solution de départ est appelée la solution mère et la solution diluée est appelée la solution fille.

 

S M

{

CM

Dilution

S F

{

CF

VM = ?

VF

nM  = CM . VM

 

nF  = CF . VF

Solution mère

 

Solution fille

 

-  si A représente l’espèce présente dans la solution.

La quantité de matière nA de cette espèce est la même dans la solution mère et dans la solution fille. 

-  Il y a conservation de la quantité de matière de soluté :

-  la quantité de matière de soluté présente dans la solution mère :  nM  =  CM . VM       (1)

-  la quantité de matière de soluté présente dans la solution fille  :    nF  =  CF . VF         (2)

-  Conséquence :  CM . VM   =   CF . VF     avec obligatoirement :  VM    <   VF  

Manipulation    Effectuer la préparation de la solution 3.

On ne pipette jamais dans le récipient qui contient la solution mère

2)- Compte-rendu.

Rédaction Schématiser les opérations nécessaires à la préparation de la solution 3 en indiquant toute la verrerie utilisée.

-  Détermination du volume de solution mère nécessaire :

-  De la relation (3), on tire :

CF

VM


.

VF

   

 

 

 

CM

 

 

 

 

 

             

 

VF

 

 

 

VM =  


 

 

 

 

10 

 

 

 

         

VM 10,0 mL

-  Si la solution Mère a une concentration CM = 0,10 mol / L, 

-  La solution fille a une concentration CF = 0,010 mol / L. 

 

Première étape :

Verser suffisamment de 

solution Mère dans un bécher

Deuxième étape :

On prélève le volume nécessaire 

de solution Mère à l’aide d’une

 pipette jaugée munie de sa propipette

Troisième étape :

On verse le volume nécessaire de

 solution dans la fiole jaugée de

 volume approprié..

On ne pipette jamais directement dans le flacon qui contient la solution Mère

Quatrième étape :

On ajoute de l’eau distillée et on agite

 mélanger et homogénéiser

Cinquième étape :

On complète avec une pissette

 d’eau distillée jusqu’au trait de

 jauge.

Sixième étape :

on agite pour homogénéiser. 

La solution est prête.

 

 

a)- Déterminer la valeur du titre massique de la solution 3.

Titre massique de la solution 3.

-  tm CF . M 

-  tm   0,010 x 162

-  tm   1,62 g / L

b)- Quelles sont les espèces présentes dans la solution mère et dans la solution fille ?

-  La solution mère et la solution fille contiennent les mêmes espèces chimiques :

-  Des ions chlorure, des ions fer III et des molécules d’eau (solvant).

c)- Pour préparer la solution mère, on a utilisé du chlorure de fer III pentahydraté de formule : (FeCl3, 5 H2O).

-    C’est un solide ionique. Quelle masse m de chlorure de fer III pentahydraté  faut-il peser pour préparer 250 mL de solution mère ?

-    On donne la concentration de la solution mère : CM = 0,10 mol / L.

-  Masse de chlorure de fer nécessaire :

-  Avec : m = n . M et n = C . V

-  m = C . V . M

-  m   0,10  x 0.250  x (162 + 5 x 18)

-  m   6,3 g

 

d)-    Écrire l’équation de la réaction de dissolution. En déduire la concentration molaire des ions présents dans la solution.

-        Comparer la (les) valeur (s) trouvée (s) à celle de la concentration de la solution mère.

-        Conclusion.

-  Réaction de dissolution :

H2O

( Fe Cl 3 , 5 H 2 O ( Fe 3+  (aq)  +  3 Cl (aq) )

 

 

(FeCl3, 5 H2O)

Fe 3+  (aq)

3 Cl (aq)

Quantités de matière

Avant dilution

n

 

0

0

Quantités de matière

Après dilution

0

 

n

3 n

Concentrations

C

n 


V 

 

C

n 


V 

3 C = 3 

n 


V 

Solution Mère

mol / L

CM = 0,10

 

 [ Fe 3+ ] = CM = 0,10

[ Cl ] = 3 CM = 0,30

Solution fille

mol / L

CF = 0,010

 

 [ Fe 3+ ] = CF = 0,010

[ Cl ] = 3 CF = 0,030

 

 

V-  Matériel et verrerie utilisés en chimie.

 

 

Burette Graduée

 

(Burette de Mohr)