Solutions par dilution Exercice 1 : préparation d’une solution de sulfate de cuivre par dilution








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date de publication26.01.2017
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AP Préparation de solutions par dilution
Exercice 1 : préparation d’une solution de sulfate de cuivre par dilution

On prélève un volume V0 = 20,0 mL d’une solution aqueuse de sulfate de cuivre II de concentration molaire c0 = 5,00.10-2 mol.L-1. Ce volume est introduit dans une fiole jaugée de 500 mL, on complète avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge, puis on homogénéise.

a) Comment prélève-t-on le volume V0 de la solution mère ?

b) Quelle est la concentration de la solution fille ? (Répondre sans utiliser le facteur de dilution).

c) Calculer le facteur de dilution F de deux manières différentes..

Exercice 2 : Dilution d’une solution d’antiseptique

Le Ramet de Dalibour est une solution contenant, entre autres, du sulfate de zinc à la concentration c1 = 2,17.10-2 mol.L-1. En dermatologie, elle est utilisée pure ou diluée 2 fois.

a) Dans ce dernier cas quel est la valeur du facteur de dilution ?

b) Quelles sont alors les concentrations en sulfate de cuivre II et en sulfate de zinc de la solution diluée ?

c) Décrire la dilution d’un volume V = 25,0 mL de Ramet de Dalibour.

Exercice 3 : Solution de Lugol

Un laborantin dispose d’une solution de Lugol de concentration c0 = 4,10.10-2 mol.L-1 en diiode I2. Il souhaite préparer un volume V = 100 mL de solution de diiode de concentration c = 5,90.10-3 mol.L-1.

a) Déterminer le volume V0 de solution de Lugol qu’il doit prélever.

b) Décrire à l’aide de schémas la manière dont il doit procéder et la verrerie nécessaire

EXERCICE 4 : préparation d'une solution d'iodure de potassium

Liste du matériel disponible :

Erlenmeyer : 100 mL

Burette graduée : 25 mL

Pipettes jaugées : 1,00 mL ; 10,0 mL ; 20,0 mL

Eprouvettes graduées : 10 mL ; 100 mL

Pissette d’eau distillée

Béchers : 100 mL ; 250 mL

Fioles jaugées : 50,0 mL ; 100 mL ; 250 mL ; 500 mL ; 1,00 L ; 2,00 L

Pipettes graduées : 10 mL ; 20 mL

Pipette simple

Pipeteur



1°) On souhaite préparer un volume V1 = 250 mL d'une solution S1 d'iodure de potassium de concentration c1 = 4,0.10-4 mol.L-1. On dispose d'iodure de potassium solide de masse molaire MKI= 166,0 g.mol-1.

a) Quelle masse de solide faut-il prélever pour préparer cette solution ?

b) On dispose de balance précise à 0,1 g près. La préparation envisagée est-elle possible ?

Justifier brièvement.

c) Comment peut-on résoudre ce problème ?
2°) On prépare un volume V0 = 500 mL d'une solution S0 d'iodure de potassium par dissolution de 8,3 g d'iodure de potassium.

a) Donner le protocole de la préparation de la solution S0 par dissolution.

b) Calculer la quantité de matière d'iodure de potassium introduit en solution.

c) Calculer la concentration molaire c0 de cette solution.

d) Calculer la concentration massique cm0 de cette solution par deux méthodes différentes.

3°) On souhaite préparer la solution S1 à partir de la solution S0.

a) Comment s'appelle cette méthode ?

b) Proposer un protocole expérimental (en utilisant la liste de matériel). On justifiera soigneusement le choix de la verrerie utilisée.


Exercice 5 : Solutions aqueuses de chlorure de cobalt


Partie A :

On souhaite réaliser une solution aqueuse (S0) de chlorure de cobalt de concentration molaire C0 = 0,500 mol.L-1 et de volume Vsolution = 100,0 mL.

Au laboratoire, on dispose de chlorure de cobalt hexahydraté (de formule CoCl2,6H2O) qui se présente sous forme de poudre rouge-violacée.

Donnée : Masse molaire du chlorure de cobalt hexahydraté : Msolide = 225,8 g.mol-1.

  1. Calculer la masse msolide de chlorure de cobalt hexahydraté nécessaire à la préparation de la solution (S0).

  2. Décrire le protocole à suivre pour réaliser la solution (S0).

  3. Comment s’appelle cette technique ?


Partie B :

On souhaite maintenant fabriquer une solution aqueuse (S1) de chlorure de cobalt de volume V1 = 100,0 mL et de concentration C1 = 1,00.10-1 mol.L-1 à partir de la solution (S0) de concentration C0 = 0,500 mol.L-1.

  1. Quel est le nom de la technique que l’on doit mettre en œuvre ?

  2. Comment appelle-t-on cette solution aqueuse (S1) ?

  3. Quel est le volume de solution mère V0 que l’on doit prélever ?

Utiliser deux méthodes différentes.

  1. Parmi la liste proposée ci-dessous, quel matériel faut-il utiliser pour préparer (S1) à partir de (S0) ?

Erlenmeyer : 100 mL

Burette graduée : 25 mL

Pipettes jaugées : 1 mL, 10 mL, 20 mL

Eprouvettes graduées : 10 mL, 100 mL

Pissette d’eau distillée

Béchers : 100 mL, 250 mL

Fioles jaugées : 50 mL, 100 mL, 250 mL

Pipettes graduées : 10 mL, 20 mL

Pipette simple

Pipeteur



Correction de l'exercice 3 : préparation d’une solution de sulfate de cuivre par dilution

a) Pour prélever le volume V0 de solution mère on utilise une pipette jaugée.

b) Concentration de la solution fille :

La quantité de soluté se conserve : c0.V0= c1.V1 où V0 et V1 désignent respectivement le volume de solution mère prélevé et le volume final de la solution fille.

D'où : c1= c0.v0 / v1 A.N. : c1 = 5,00.10-2 × 20,0.10-3 / (500.10-3 )= 2,00.10-3 mol.L-1

c) Calcul du facteur de dilution F : F = c0 /c1 = 5,00.10-2 / ( 2,00.10-3) = 25,0

Ou : F = V1 / V0 = 500 / 20,0 = 25,0
Correction de l'exercice 4 : Dilution d’une solution d’antiseptique

a) Valeur du facteur de dilution : F= 2

b) Concentration en sulfate de zinc de la solution diluée

F=c1 / cdiluée D'où cdiluée = c1 / F = 6,3.10-3 / 2 = 3,1.10-3 mol.L-1

c) On prélèvera donc à l’aide d’une pipette jaugée 25,0 mL de solution initiale que l’on transvasera dans une fiole jaugée de volume Vdiluée = 2V1 = 50,0 mL.On ajoutera de l’eau distillée et ajustera le niveau sur le trait de jauge de la fiole jaugée après agitation pour homogénéiser la solution.
Correction de l'exercice 5 : Solution de Lugol

a) La quantité de soluté se conserve : c0.V0= c.V d’où V0 = c.V /c0

A.N. : V0 = 5,90.10-3×100.10-3 / 4,10.10-2 =14,4.10-4 L = 14,4 mL

b) On prélève donc un volume V0 =14,4 mL à la pipette graduée que l’on transvase dans une fiole jaugée de 100 mL. On ajoute de l’eau distillée au trois quart du volume de la fiole on agite puis on complète avec de l’eau distillé jusqu’au trait de jauge . On agite pour homogénéiser.
CORRECTION DE L'EXERCICE 1 : préparation d'une solution d'iodure de potassium

1°) a) masse mKI d'iodure de potassium à prélever pour préparer la solution S1 :

mKI = nKI MKI or c1 = nKI / V1  nKI = c1 V1 donc : mKI = c1 V1 MKI

A.N. : mKI = 4,010-4  0,250  166,0 = 1,710-2 g

b) La masse de solide nécessaire est inférieure à 0,1 g. On ne peut donc pas le prélever avec une balance précise à 0,1 g près. Il faudrait une balance précise à 1 mg près.

c) Pour résoudre ce problème, il faut préparer une solution plus concentrée (la masse de soluté à prélever sera donc plus grande), puis on dilue la solution concentrée.
2°) a) Pour préparer la solution aqueuse S0 par dissolution :
  • On pèse une masse 8,3 g d'iodure de potassium

  • On le verse dans une fiole jaugée de volume V0 = 500 mL

  • On ajoute de l’eau dans la fiole (aux 2/3 environ), on bouche et on agite pour dissoudre entièrement le soluté (l’iodure de potassium) dans l’eau


  • On complète soigneusement la fiole jaugée avec de l’eau jusqu’au trait de jauge.

- On bouche et on agite.

b) quantité de matière d'iodure de potassium introduit en solution :

nKI = A.N. : 5,010-2 mol

c) concentration molaire c0 de cette solution :

c0 = A.N. : 0,10 molL-1

d) concentration massique cm0 de cette solution :

Par définition : cm0 = A.N. : 17 gL-1

Autre méthode : cm0 = c0 MKI A.N. : cm0 = 0,10  166,0 = 17 gL-1
3°) a) La préparation de la solution S1 à partir de la solution S0 s'appelle une dilution.

b) Il faut d’abord calculer le volume V0’ de solution mère S0 à prélever pour préparer 250 mL de solution fille S1.

1ère méthode : Le facteur de dilution F est le rapport de la concentration de la solution mère par la concentration de la solution fille :

A.N. : = 250

C'est aussi le rapport du volume de solution fille obtenue par le volume de solution mère prélevée. On en déduit le volume V0 de solution mère à prélever.

d'où : A.N. : 1,0 mL

2ème méthode : Au cours de la dilution, la quantité de soluté (d’iodure de potassium) se conserve : D'où : A.N. : = 1,0∙10-3L = 1,0 mL

Protocole expérimental :

    • Verser un peu de la solution mère S0 dans un bécher de 100 mL.

    • Avec une pipette jaugée de 1,00 mL (verrerie de précision) munie d’un pipeteur (ou poire à pipeter), prélever 1,00 mL de la solution mère.

    • Introduire ce volume dans une fiole jaugée de 250 mL (verrerie de précision)

    • Remplir la fiole aux ¾ avec de l’eau distillée (avec une pissette). Boucher et agiter.

    • Compléter précisément (avec une pipette simple) jusqu’au trait de jauge avec de l’eau distillée.

    • Boucher la fiole et agiter pour homogénéiser la solution.



CORRECTION de l'exercice 2 : Solutions aqueuses de chlorure de cobalt


Partie A :

  1. masse msolide de chlorure de cobalt hexahydraté nécessaire à la préparation de la solution (S0) : msolide = nsolide Msolide

or c = nsolide / Vsolution  nsolide = c Vsolution donc : msolide = c Vsolution Msolide

A.N. : msolide = 0,500  0,100 0  225,8 = 11,3 g

  1. Pour préparer une solution aqueuse par dissolution :
  • On pèse une masse 11,3 g de chlorure de cobalt hydraté (de soluté)

  • On le verse dans une fiole jaugée de volume Vsolution = 100 mL

  • On ajoute de l’eau dans la fiole (aux 2/3 environ), on bouche et on agite pour dissoudre entièrement le soluté dans l’eau


  • On complète soigneusement la fiole jaugée avec de l’eau jusqu’au trait de jauge.

  • On bouche et on agite. La solution est prête.

  1. Cette technique s'appelle une dissolution.


Partie B :

  1. On doit mettre en œuvre une dilution.

  2. La solution aqueuse (S1) est la solution fille.

  3. 1ère méthode : Le facteur de dilution F est le rapport de la concentration de la solution mère par la concentration de la solution fille :

A.N. : = 5,00

C'est aussi le rapport du volume de solution fille obtenue par le volume de solution mère prélevée. On en déduit le volume V0 de solution mère à prélever.

d'où : A.N. : 20,0 mL

2ème méthode : Au cours de la dilution, la quantité de soluté (de permanganate de potassium) se conserve :

D'où : A.N. : = 20,0 . 10-3 L

  1. Il faut utiliser une pipette jaugée de 20 mL et une fiole jaugée de 100 mL.

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