Exercices corriges du reactivite chimique BCG
TD de Chimie en solution C111/2 - 2011-2012
K. ZIAT
Université Abdelmalek Essaadi GI-1&3 Faculté des Sciences et Techniques Tanger Module C111/2 Série n°1 Les solutions : pourcentage massique, molarité, normalité, molalité
Exercices
1. Pourcentage massique
Calculer le pourcentage massique d’une solution d’acide sulfurique H₂SO₄ qui contient 49 g d'acide dans 196 g d'eau.
Solution:
- Masse totale de la solution = Masse d'acide + Masse d'eau = 49 g + 196 g = 245 g
- Pourcentage massique = (Masse d'acide / Masse totale de la solution) * 100 = (49 / 245) * 100 ≈ 20%
2. Quantité de solution d’hydroxyde de potassium (KOH)
Calculer la quantité de solution d’hydroxyde de potassium KOH qui peut être obtenue à partir de 0,3 moles de soluté d’une solution 11,2 % en pourcentage massique.
Données:
- Masse atomique molaire: K = 39, O = 16, H = 1
Solution:
- Masse molaire de KOH = 39 + 16 + 1 = 56 g/mol
- Masse de KOH = 0,3 moles * 56 g/mol = 16,8 g
- Masse de solution = Masse de KOH / Pourcentage massique = 16,8 g / 0.112 ≈ 150 g
3. Quantité de soluté dans une solution de NaCl
Un litre d'une solution aqueuse de chlorure de sodium contient 0,02 moles de soluté. Calculer la quantité de soluté contenu dans 50 mL de cette solution.
Solution:
- Molarité (C) = 0,02 moles/L
- Volume (V) = 50 mL = 0,05 L
- Quantité de soluté (n) = C * V = 0,02 * 0,05 = 0,001 moles
4. Concentration effective en ions de CuCl₂
Dans une solution de CuCl₂ à 0,1 mol/L, quelle est la concentration effective en ions Cu²⁺ ? en ions Cl⁻ ?
Solution:
- CuCl₂ → Cu²⁺ + 2Cl⁻
- Concentration de Cu²⁺ = 0,1 mol/L
- Concentration de Cl⁻ = 2 * 0,1 mol/L = 0,2 mol/L
5. Masse de CuSO₄·5H₂O pour préparer une solution
Quelle masse de CuSO₄·5H₂O faut-il utiliser pour préparer 100 mL de solution de sulfate de cuivre de concentration molaire 0,1 mol/L?
Données:
- Masse atomique molaire: Cu = 63,5, S = 32, O = 16, H = 1
Solution:
- Masse molaire de CuSO₄·5H₂O = 63,5 + 32 + (416) + (518) = 249,5 g/mol
- Quantité de CuSO₄·5H₂O = C * V = 0,1 mol/L * 0,1 L = 0,01 moles
- Masse de CuSO₄·5H₂O = 0,01 moles * 249,5 g/mol = 2,495 g
6. Concentration en ions d’une solution de fluorure d’aluminium
Quelle est la concentration en ions aluminium et en ions fluorure d’une solution de fluorure d’aluminium à 5,0 * 10⁻³ mol/L ? Justifier.
Solution:
- AlF₃ → Al³⁺ + 3F⁻
- Concentration de Al³⁺ = 5,0 * 10⁻³ mol/L
- Concentration de F⁻ = 3 * 5,0 * 10⁻³ mol/L = 1,5 * 10⁻² mol/L
7. Sérum physiologique de NaCl
Le sérum physiologique est une solution de chlorure de sodium. Une préparation pour une perfusion contient 0,9 % en masse de NaCl.
Données:
- Masse atomique molaire: Na = 23, Cl = 35,5
- Masse volumique de la solution: ρ = 1,0 g/cm³
Solution:
a. Concentration massique:
- Masse NaCl = 0,9 g (pour 100 g de solution)
- Masse volumique = 1,0 g/cm³ = 1,0 g/mL
- Concentration massique = 0,9 g / 100 mL = 9 g/L
b. Concentration molaire:
- Masse molaire NaCl = 23 + 35,5 = 58,5 g/mol
- Concentration molaire = 9 g/L / 58,5 g/mol ≈ 0,154 mol/L
8. Préparation d’une solution de CuSO₄
Adil veut préparer 500 ml d'une solution de sulfate de cuivre(II) de concentration molaire 75 mmol/L à partir de cristaux anhydres considérés comme purs.
Solution:
a. Équation de mise en solution:
- CuSO₄ (s) → Cu²⁺ (aq) + SO₄²⁻ (aq)
b. Concentration effective des ions:
- Cu²⁺ = 75 mmol/L = 0,075 mol/L
- SO₄²⁻ = 75 mmol/L = 0,075 mol/L
c. Masse de solide:
- Masse molaire CuSO₄ = 63,5 + 32 + (4*16) = 159,5 g/mol
- Quantité de solide = C * V = 0,075 mol/L * 0,5 L = 0,0375 moles
- Masse de CuSO₄ = 0,0375 moles * 159,5 g/mol ≈ 5,98 g
2. Préparation avec du nitrate de cuivre(II) trihydraté:
a. Formule: Cu(NO₃)₂·3H₂O
b. Masse molaire:
- Cu(NO₃)₂·3H₂O = 63,5 + 2*(14+316) + 3(2+16) = 241,5 g/mol
c. Concentration molaire:
- Masse de Cu(NO₃)₂·3H₂O pour 0,0375 moles = 0,0375 moles * 241,5 g/mol ≈ 9,06 g
- Volume de la solution = 0,5 L
- Concentration molaire effective = 0,0375 moles / 0,5 L = 0,075 mol/L
9. Normalité de l’acide phosphorique (H₃PO₄)
Calculer la normalité de l’acide phosphorique qui contient:
Données:
- Masse atomique molaire: P = 31, O = 16, H = 1
Solution:
a. 98 g de soluté par 500 mL de solution
- Masse molaire H₃PO₄ = 31 + 31 + 416 = 98 g/mol
- Molarité = 98 g / (98 g/mol) / 0,5 L = 2 mol/L
- Normalité = 2 * 3 = 6 N (puisque H₃PO₄ est triprotique)
b. 0,2 équivalents-grammes de soluté par 50 mL de solution
- Normalité = (0,2 eq / 0,05 L) = 4 N
c. 6 moles de soluté par 3000 cm³ de solution
- Volume = 3000 cm³ = 3 L
- Normalité = (6 moles / 3 L) * 3 = 6 N
10. Molarité de l’acide nitrique (HNO₃)
Calculer la molalité de l’acide nitrique HNO₃ qui est préparée en:
Données:
- Masse atomique molaire: P = 31, O = 16, H = 1
Solution:
a. en dissolvant 12,6 g de soluté dans 50 mL d’eau
- Masse molaire HNO₃ = 1 + 14 + 3*16 = 63 g/mol
- Molalité = (12,6 g / 63 g/mol) / 0,05 kg = 4 mol/kg
b. à partir de 5 équivalents-grammes de soluté et 2,5 kg d’eau
- Molalité = 5 eq / 2,5 kg = 2 mol/kg
11. Solution commerciale d'acide chlorhydrique (HCl)
Une étiquette de flacon de solution commerciale d'acide chlorhydrique indique les informations suivantes:
- Masse molaire = 36,5 g/mol
- Pourcentage massique en chlorure d'hydrogène : 35,3 %
- Densité : 1,18
Solution:
a. Masse de HCl:
- Masse de solution = 1 L * 1,18 g/mL = 1180 g
- Masse de HCl = 1180 g * 0,353 ≈ 416,54 g
b. Concentration molaire:
- Moles de HCl = 416,54 g / 36,5 g/mol ≈ 11,41 mol/L
c. Volume de HCl gazeux:
- Moles de HCl = 11,41 mol
- Volume de HCl gazeux = 11,41 mol * 22,4 L/mol ≈ 255,58 L
