Cours Stage - Composition d'un système chimique

Exercice - Solution salée

L'énoncé

Arthur veut réaliser une solution salée. Il pèse 30 g de NaCl pour préparer une solution S1 de 150 mL.


Question 1

Dessiner le schéma de l’expérience annoté.

On peut réaliser ce schéma de dissolution du NaCl dans de l’eau :

Le NaCl est le soluté.

La masse molaire du NaCl est de 58,44 g/mol.

Question 2

Calculer la concentration massique et molaire de la solution S1.  

$C_m1 = \dfrac{m_1}{V_1} = \dfrac{30}{150.10^{-3}}= 200g/L$.

$C_1 = \dfrac{n_1}{V_1} = \dfrac{m_1}{M_1} \times \dfrac{1}{V_1} = \dfrac{30}{58,44} \times \dfrac{1}{0,150} = 3,4 mol/L$.

On se servira des formules suivantes : $C_m = \dfrac{m}{V}$ et $C= \dfrac{n}{V}$.

Question 3

On prend 10mL de la solution S1 pour fabriquer une solution salée S2 de 250 mL. On complète avec de l’eau distillée. Quelle est la concentration molaire de la solution S2 ?

$C_1.V_1 = C_2.V_2$

$C_2 = \dfrac{C_1.V_1}{V_2} = \dfrac{3,4\times 10\times 10^{-3}}{250\times 10^{-3}} = 1,4.10^{-1} mol/L$.

On utilisera la formule suivante : $C_1.V_1 = C_2.V_2$.

Question 4

Quelle masse de NaCl aurait-on dû peser au début pour fabriquer directement 250 mL de solution de concentration C2 ?

On doit avoir une solution S2 de 1,4.10-1 mol/L et de 250 mL. Par conséquent, on peut utiliser la relation : $C = \dfrac{n}{V}$.

On cherche $n,$ la quantité de matière de NaCl. $n = C\times V = 1,4.10^{-1}\times 250.10^{-3} = 0,035 mol$.

Ensuite, on utilise la formule $n = \dfrac{m}{M}$ pour déterminer la masse à peser.

$m = n\times M = 0,035 \times 58,44 = 2,04 g$.

Il faudrait mettre 2,04 g de NaCl dans 250 mL d’eau pour avoir la même concentration $C_2$.

 

Il faut savoir se servir et modifier les formules des concentrations massique et molaire. 

Question 5

Une solution est dite saturée lorsque l’on ne peut plus dissoudre plus de soluté dans la solution. Pour le NaCl, celle-ci est saturée lorsque la concentration massique atteint 360 g/L. Calculer la quantité de matière que l’on devrait ajouter à la solution S2 pour qu’elle soit saturée en chlorure de sodium.

La concentration massique de la solution S2 vaut : $C_m2 = \dfrac{m_2}{V_2}= \dfrac{2,04}{250.10^{-3}} \approx 8 g/L$. On doit avoir une solution de 360 g/L dans 250 mL.

Donc, on doit mettre une certaine masse de NaCl pour avoir cette concentration. On doit mettre 360 g dans 1 L d’eau soit quatre fois moins dans 250 mL : m = 90g.

On a déjà mis environ 8g de NaCl dans la solution S2 donc il reste $90-8 = 82g$ de NaCl à ajouter dans S2 pour que celle-ci soit saturée.

Ne pas oublier de déduire la masse de NaCl déjà présente dans la fiole.