Chapitre 6 : Solutions PDF 5e secondaire

2024-09-17 CHAPITRE 6 : LES SOLUTIONS Mise à niveau pour chimie de la 5 e secondaire – Catherine Castonguay 1 1 Chapitre...

2024-09-17 CHAPITRE 6 : LES SOLUTIONS Mise à niveau pour chimie de la 5 e secondaire – Catherine Castonguay 1 1 Chapitre 6 : Plan ◦ Solutions, solvant, soluté et types de solutions ◦ Solubilité des composés ioniques dans l’eau ◦ Concentration ◦ Pourcentage m/V, m/m et V/V ◦ Dilution 2 2 1  2024-09-17 Solution, solvant et soluté ◦ Solution : mélange homogène (on ne voit qu’une seule phase) constitué de : ◦ solvant (slv) : la substance la plus abondante → rôle (passif) de support ◦ soluté (slt) : la substance dispersée → rôle (actif) de réactif ◦ Exemples de solution : Solutions solvant solutés gazeuses air N2 O2, Ar, CO2 eau gazéifiée H 2O CO2 (gaz) gazeuses vinaigre H 2O CH3COOH (liquide) eau sucrée H 2O C6H12O6 (solide) acier Au Cu, Ag solides or rose Fe C 3 3 Les types de solutions ◦ Miscibilité : Capacité de se mélanger à un autre corps pour former une phase homogène. ◦ Solution saturée : Solution qui a la concentration maximale possible en soluté à une température donnée ◦ Exemple : Une solution saturée de NaOH a une concentration de 6,1 mol NaOH dans 1,0L ◦ Solubilité d’un soluté : Concentration dans une solution saturée à une température donnée. ◦ La solubilité du NaOH est de 6,1 mol/L ◦ Solution insaturée : Solution qui a une concentration inférieure à celle de la solution saturée en soluté à une température donnée. ◦ Solution sursaturée : Solution qui a une concentration supérieure à celle de la solution saturée en soluté à une température donnée. 4 4 2  2024-09-17 Les unités du volume – Rappel ! ◦ Les unités du volume sont : 1m3, 1 dm3 (1 L) et 1 cm3 (1 mL) ◦ Quelques rappels de conversion : ◦ 1 m3 = 1000 dm3 ◦ 1 dm3 = 1000 cm3 ◦ 1 cm3 = 10-3 dm3 = 10-6 m3 ◦ 1 dm3 = 10-3 m3 5 5 Solubilité des composés ioniques dans l’eau ◦ Solubilité : Le principe de base de la solubilité est « les semblables sont solubles l’un dans l’autre ». ◦ Par exemple : ◦ L’eau est une molécule polaire. Elle a une portion positive et une portion négative. Elle dissout les molécules polaires et les composés ioniques. ◦ Les solvants non polaires peuvent dissoudre des substances peu ou non polaires. ◦ Les molécules dans les savons et les détergents sont à la fois polaires et non polaires. Elles peuvent donc dissoudre des substances non polaires et les faire disparaître avec de l’eau. 6 6 3  2024-09-17 Solubilité des composés ioniques dans l’eau ◦ Dans l’eau, les composés ioniques (composés en ions positifs et négatifs monoatomiques ou polyatomiques) se dissocient en ions solvatés : ◦ Réaction de dissolution : ◦ Exemples : ◦ K2SO4 (s) + n H2O (l) → 2K+(aq) + SO42−(aq) ◦ Na3PO4 (s) + n H2O (l) → 3 Na+(aq) + PO43− (aq) ◦ Exercice 1 : ◦ NH4NO3 (s) + n H2O (l) → ◦ Ca(NO3)2 (s) + n H2O(l) → 7 7 Solubilité des composés ioniques dans l’eau ◦ Règles de solubilité qu’il faut connaître pour les composés ioniques dans l’eau à 25 °C. 8 8 4  2024-09-17 Solubilité des composés ioniques dans l’eau ◦ Exercice 2 : Entourer les sels très solubles dans l’eau à la température de la pièce : MgCO3 NaF Na2SO4 CaBr2 CaF2 Zn(NO3)2 ◦ Exercice 3 : Écrire l’équation de dissolution dans l’eau du CaCl2 : 9 9 Concentration molaire volumique ◦ Concentration (C) : C = ◦ Exemple 1 : a) Quelle est la concentration d’une solution obtenue en dissolvant 25,0 g de AlCl 3 dans suffisamment d’eau pour obtenir 250,0 mL de solution. b) Quelle est l’équation de la réaction de dissolution du AlCl3 ? 10 10 5  2024-09-17 Concentration molaire volumique ◦ Exercice 1 : a) Quelle masse de NaNO3 faut-il peser pour préparer 4,00x102 mL d’une solution dont la concentration est de 0,100 mol/L ? b) Quelle est l’équation de la réaction de dissolution du NaNO3 ? 11 11 Concentration molaire volumique ◦ Exercice 2 : a) Quelles sont les concentrations des ions Na+ et CO32- dans une solution aqueuse de Na2CO3 de concentration 0,240 mol/L ? 12 12 6  2024-09-17 Pourcentage m/V ◦ Pourcentage m/V : % m/V = ◦ Exemple 1 : Calculer le % m/V d’une solution formée de 12,0 g de NaCl dans 150 mL. 13 13 Pourcentage m/V ◦ Exercice 1 : Calculer le nombre de moles de peroxyde d’hydrogène (H2O2) présentes dans 25,0 mL d’une solution aqueuse dont le % m/V en H2O2 est de 3,00 %. 14 14 7  2024-09-17 Pourcentage m/m ◦ Pourcentage m/m : % m/m = ◦ Masse totale solution = masse soluté + masse solvant ◦ On utilise ce % pour le pourcentage de matières grasses contenues dans le lait ◦ Exemple 1 : On prépare une solution en dissolvant 4,50 g de nitrate de calcium, le Ca(NO3)2, dans 430,0 g d’eau. Exprimer la composition de la solution en pourcentage massique. 15 15 Pourcentage m/m ◦ Exercice 1 : Calculer la masse d’acide borique (H3BO3) et la masse d’eau qu’il faut peser pour préparer 15,5 g d’une solution aqueuse de H3BO3 dont le % m/m est de 1,00 % ? 16 16 8  2024-09-17 Pourcentage V/V ◦ Pourcentage V/V : % V/V = ◦ Volume total solution = volume soluté + volume solvant ◦ On utilise ce % pour le pourcentage d’éthanol dans le vin ou les spiritueux. ◦ Exemple 1 : Calculer le % V/V d’une solution formée de 15,0 mL d’éthanol dans 45,0 mL d’eau. 17 17 Ppm et ppb ◦ On utilise ces expressions pour quantifier des solutions très diluées. ◦ ppm : Partie par million ◦ Exemples : 1 cm sur 10 km / 1,05 minutes sur 2 ans / 1 cent sur 10 000 $ ◦ ppb : Partie par milliard masse de SOLUTÉ (g) x 106 ppb : masse de SOLUTÉ (g) x 109 ppm : masse de solution (g) masse de solution (g) masse de SOLUTÉ (mg) ppb : masse de SOLUTÉ (mg) ppm : volume de solution (L) volume de solution (L) 18 18 9  2024-09-17 Ppm et ppb ◦ Exemple 1 : Un échantillon de 125 g contient 1,75x10-4 g de phosphate. Exprimer la concentration de phosphates en ppm et ppb. 19 19 Dilution ◦ Diluer une solution : ◦ Diminuer la proportion du soluté dans la solution en ajoutant du solvant ◦ Diminuer la concentration ◦ Préparation d’une solution diluée : Prélever un certain volume V1 d’une solution concentrée C1 et ajouter un volume suffisant de solvant Vsolvant pour obtenir une solution diluée de volume V2 et concentration C2. 20 20 10  2024-09-17 Dilution ◦ L’ajout de solvant ne modifie pas la quantité de soluté : Si on veut une solution 5x plus diluée, il faut que le On ajoute Ce qui donne volume final de la solution soit 5x plus alors Au final : grand V1 4x V1 V2 = 5x V1 C1 = 3 mol/L C2 = C1 /5 n1 = C 1 * V 1 n2 = C 2 * V 2 n2 = C1 * 5x V1 = C1 * V1 = n1 5 n1(soluté) = n2(soluté) C1V1 = C2V2 *V2 = Vsolvant + V1 21 * Pas toujours vrai, mais bonne approximation pour des solutions aqueuses. 21 La dilution ◦ Exemple 1 : On dispose d’une solution aqueuse de 2,80 mol/L. a) Quel volume faut-il ajouter à 10,0 mL de cette solution pour obtenir une solution de concentration 0,185 mol/L ? b) Quelle sera la concentration de la solution obtenue en ajoutant 28,8 mL d’eau à 21,2 mL de la même solution originale ? 22 22 11  2024-09-17 La dilution ◦ Exemple 1 (suite) : On dispose d’une solution aqueuse de 2,80 mol/L. c) Quel volume de la même solution originale faut-il utiliser pour obtenir 75,0 mL d’une solution de concentration 0,120 mol/L ? 23 23 12