Concentration molaire I. Les solutions. 1. Définition

Chimie : 2nde
Cours
Chapitre 9 : Concentration molaire
I. Les solutions.
1. Définition :
Une solution est obtenue par dissolution d’une espèce chimique dans un solvant.
L’espèce chimique dissoute s’appelle le soluté, il peut être sous forme solide, liquide ou gaz, tandis que le solvant
est sous forme liquide.
Après dissolution, le soluté peut être sous forme d’ions ou sous forme de molécules.
Une solution est dite aqueuse si le solvant est l’eau.
2. Exemple :
L’obtention d’un verre d’eau sucrée exige la dissolution d’un morceau de sucre dans l’eau. Le sucre constitue
le soluté, tandis que l’eau joue le rôle du solvant.
La solution ainsi formée (eau sucrée) est appelée solution aqueuse, puisque le solvant est l’eau.
3. Solution saturée :
Une solution est dite saturée quand le solvant ne peut plus dissoudre de soluté.
4. Protocole d’une dissolution : voir TP
Exercice d’application n°1
II. Concentration molaire.
1. Définition :
La concentration molaire d’une espèce chimique en solution est la quantité de matière de soluté présente
par litre de solution.
La concentration molaire d’une espèce chimique A se note CA ou [A], elle s’exprime en mol.L-1.
CA =
nA
Vsol
ou
[A] =
nA
Vsol
Avec : nA en mole (mol)
Vsol en litres (L)
CA ou [A] en mole par litre (mol.L-1)
2. Exemple :
Afin de sucrer une tasse contenant 150 mL de thé, on ajoute un morceau de sucre de 6,0 g. Le sucre est
constitué majoritairement de saccharose de formule C12H22O11 de masse molaire M = 342,0 g.mol-1.
Calculons la concentration molaire en saccharose, notée [C12H22O11].
La quantité de matière en sucre est :
m(C12H22O11)
6,0
n(C12H22O11) =
=
= 1,8.10-2 mol
M(C12H22O11) 342,0
[C12H22O11] =
n(C12H22O11)
Vsolution
[C12H22O11] =
1,8.10-2
= 1,2.10-1 mol.L-1
1,500.10-1
Or Vsolution = 150,0 mL = 1,500.10-1 L
3. Concentration massique:
La concentration massique d’une espèce chimique en solution est la masse de soluté présente par litre de
solution. La concentration massique se note Cm, elle s’exprime en g.L-1.
Cm =
Avec : Cm en g.L-1
mespèce
Vsolution
mespèce en g
Vsolution en L.
Lorsque la concentration molaire est connue, on peut également calculer la concentration massique.
En effet :
n
m
m
C
m
CA = A et Cm = A
or nA = A
 m = A = M 
Cm = CA x M
V
V
M
CA
nA
Avec :
Cm en g.L-1
CA en mol.L-1
M en g.mol-1
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4. Exemple :
Afin de préparer une solution de diiode I 2, on dissout une masse m = 50,0 mg de cristaux de diiode dans 75,0 mL de
cyclohexane. La concentration massique Cm du diiode dans le cyclohexane est :
Cm 
Cm =
m
Vsolution
or
m(I2) = 50,0 mg = 5,00.10-2 g et Vsolution = 75,0 mL = 7,50.10-2 L
5,00.10-2
= 6,67.10-1 g.L-1
7,50.10-2
Exercices d’application n° 2/3/4/5
III. Dilution d’une solution.
1. Définition:
Diluer une solution, c’est obtenir une nouvelle solution moins concentrée que la solution initiale, en ajoutant du
solvant.
La solution initiale se nomme solution mère, et la solution diluée se nomme la solution fille.
Au cours d’une dilution la quantité de matière de l’espèce chimique dissoute ne varie pas :
nmère = nfille
Or : nmère = C0 x V0
D’où :
et nfille = C1 x V1
C 0 x V0 = C 1 x V1
2. Exemple :
Pour préparer un volume V1 = 100 mL d’une solution fille d’hydroxyde de potassium de concentration C1 = 2,5.10-3 mol.L-1,
disposant d’une solution d’hydroxyde de potassium mère de concentration C0 = 5,0.10-2, il faut prélever un volume V0
de la solution mère égale à :
 n0 = n1 : car la quantité de matière de l’espèce chimique dissoute ne varie pas au cours de la dilution.
 Donc :
C x V1 2,5.10-3 x 100.10-3
C0 x V 0 = C 1 x V 1  V 0 = 1
=
Avec 1L = 103 mL
C0
5,0.10-2
Soit : V0 = 5,0.10-3 L = 5,0 mL
Il faut donc prélever 5,0 mL de la solution mère, et diluer à 100 mL.
3. Protocole d’une dilution : Voir TP
Il faut prélever à partir d’une petite quantité de solution introduite dans un bécher, un volume V 0 de la solution S0
à l’aide d’une pipette jaugée munie d’un pipeteur.
On introduit le prélèvement dans une une fiole jaugée. On complète avec de l’eau distillée jusqu’au 2/3.
On bouche la fiole jaugée, et on agite. On complète ensuite jusqu’au trait de jauge avec de l’eau distillée, le bas du
ménisque affleurant le trait de jauge (ou tangent au ménisque)
Exercice d’application n°6/7
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Concentration molaire
Exercices d’application
Exercice 1 :
Dans chacune des solutions proposées, identifier le soluté et le solvant. Indiquer si la solution considérée est une
solution aqueuse et/ou une solution saturée.
1. Une solution d’eau salée obtenue par dissolution du chlorure de sodium NaCl dans l’eau.
2. La dissolution d’un comprimée de paracétamol dans un verre d’eau fournit une solution avec un dépôt blanc au fond
du verre.
3. La dissolution de cristaux de diiode I2 dans le cyclohexane donne une solution orangée.
4. Le vin est une solution contenant, entre autre, de l’éthanol C 2H6O dans l’eau.
5. Lors d’une extraction liquide-liquide, on extrait l’huile essentielle d’eucalyptus, à savoir l’eucalyptol, à l’aide
du dichlorométhane.
Exercice 2 :
Une solution d’éosine est une solution antiseptique et asséchante. Dans un laboratoire pharmaceutique, une solution
d’éosine est préparée en introduisant une masse m = 1 ,0 g de poudre d’éosine dans un volume V = 50 mL d’eau.
La formule brute de l’éosine est C20H6O5Br4Na2.
Données :
Masse molaire atomique en g.mol-1 :
M(C) = 12,0
M(H) = 1,0
M(O) = 16,0
M(Br) = 79,9
M(Na) = 23,0
1.
2.
3.
4.
5.
Déterminer la masse molaire M(C20H6O5Br4Na2) de l’éosine.
Déterminer la quantité de matière n(C20H6O5Br4Na2) introduite en éosine.
Déterminer la concentration molaire [C20H6O5Br4Na2] en éosine dans la solution préparée.
Déterminer la concentration massique Cm en éosine dans la solution préparée.
Décrire le protocole expérimental de la préparation de la solution d’éosine.
Exercice 3 :
La solubilité dans l’eau du chlorure de sodium NaCl (sel de cuisine) est de 360 g par litre à 20°C, au-delà de cette masse
introduite dans un litre, la solution est dite saturée.
On dispose d’un volume V = 250 mL de solution aqueuse de chlorure de sodium de concentration molaire C = 6,90 mol.L-1.
Données :
Masse molaire atomique en g.mol-1 : M(Na) = 23,0
M(Cl) = 35,5
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Qu’appelle-t-on solution saturée ?
Déterminer la masse molaire M(NaCl) du chlorure de sodium.
Déterminer la quantité de matière n(NaCl) en chlorure de sodium dans la solution étudiée.
Déterminer la masse m en chlorure de sodium utilisée pour préparer cette solution.
Déterminer la concentration massique Cm en chlorure de sodium dans la solution.
La solution est-elle saturée ? Justifier.
Exercice 4 :
On mélange un volume VA = 20 mL d’une solution de sulfate de cuivre de concentration molaire C A = 1,70.10-2 mol.L-1 avec
un volume VB = 30 mL d’une solution de chlorure de sodium de concentration molaire C B = 2,50 mol.L-1.
1.
2.
3.
4.
5.
Déterminer la quantité de matière nA en sulfate de cuivre.
Déterminer la quantité de matière n B en chlorure de sodium.
Quel est le volume total du mélange ainsi formé ?
Déterminer la nouvelle concentration molaire C’A en sulfate de cuivre dans le mélange.
Déterminer la nouvelle concentration molaire C ’B en chlorure de sodium dans le mélange.
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Exercice 5 :
A un volume V1 = 50,0 mL d’une solution de nitrate d’argent de concentration molaire C 1 = 2,50.10-3 mol.L-1, on ajoute
un volume V2 = 20,0 mL d’une solution de chlorure de potassium de concentration molaire C 2 = 5,0.10-2 mol.L-1, il se
forme alors un précipité de chlorure d’argent AgCl de masse m = 18,6 g.
Données :
Masse molaire atomique en g.mol-1 : M(Ag) =107,9
M(Cl) = 35,5
1. Déterminer la quantité de matière n1 en nitrate d’argent.
2. Déterminer la quantité de matière n2 en chlorure de potassium.
3. Déterminer la masse molaire M(AgCl) du chlorure d’argent.
4. Déterminer la quantité de matière n formée en chlorure d’argent.
Exercice 6 :
L’acide ascorbique de formule C6H8O6 est le constituant principal des sachets de vitamine C.
On effectue la dissolution d’un sachet de << vitamine C >> de 500 mg dans 150 mL d’eau, on obtient ainsi la solution S1.
A partir de cette solution aqueuse, on prépare 200 mL d’une solution S 2 d’acide ascorbique de concentration molaire
C2 = 1,9.10-3 mol.L-1.
Données :
Masse atomique molaire en g.mol-1 : M(C) = 12,0
M(O) = 16,0
M(H) = 1,0
1. Déterminer la masse molaire M(C6H8O6) d’acide ascorbique.
2. Déterminer la quantité de matière n en acide ascorbique.
3. Déterminer la concentration molaire en acide ascorbique dans la solution S1.
4. déterminer le volume V de solution S1 à prélever pour préparer la solution S2.
5. Décrire le mode opératoire de la préparation de la solution S 2.
Exercice 7 :
Un litre de vinaigre blanc possède un degré d’acidité égale à 8°. Cela signifie qu’une masse de 100 g de vinaigre, contient
en solution 8 g d’acide éthanoïque de formule brute C 2H4O2.
Pour préparer un assaisonnement de salade, on mélange 30,0 cL de vinaigre blanc à 30,0 cL d’huile d’olive.
Données :

Masse molaire atomique en g.mol-1 : M(C) = 12,0
M(H) = 1,0
M(O) = 16,0

Masse volumique du vinaigre blanc :  = 1,0.103 kg.m-3
1.
2.
3.
4.
5.
Déterminer la masse d’un litre de vinaigre blanc.
Déterminer la masse d’acide éthanoïque contenu dans un litre de vinaigre blanc.
Déterminer la masse molaire M(C2H4O2) de l’acide éthanoïque.
Déterminer la quantité de matière n(C 2H4O2) en acide éthanoïque contenu dans les 30,0 cL de vinaigre blanc.
Déterminer la concentration molaire [C2H4O2] en acide éthanoïque dans l’assaisonnement de salade.
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