Concentration d’une solution

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Classe(s) : Tle Générale | Thème(s) : Modélisation des transformations acide-base par des transferts d'ion hydrogène

Connaissant la densité et le titre massique d’une solution commerciale acide ou basique, on peut déterminer sa concentration en masse ou en quantité de matière.

I Grandeurs caractéristiques d’une solution

La masse volumique ρ d’une solution s’exprime :

PB_Bac_06432_PhyChiT_gene_p011-036_C01_Groupe_Schema_19

La masse volumique s’exprime souvent aussi en g · cm3.

À noter

Au cours d’un mélange il y a conservation de la masse mais pas des volumes !

La densité d’une solution d est un nombre sans unité permettant de comparer la masse d’un volume de solution à la masse du même volume d’eau.

PB_Bac_06432_PhyChiT_gene_p011-036_C01_Groupe_Schema_20

Il faut connaître : ρeau = 1,0 × 103 kg · m3 = 1,0 kg · L1 = 1,0 g · cm3.

Le titre massique d’une solution t est le rapport de la masse de soluté contenu dans un volume V de solution sur la masse de ce volume V de solution.

PB_Bac_06432_PhyChiT_gene_p011-036_C01_Groupe_Schema_21

Le titre massique s’exprime souvent en pourcentage massique : titre × 100.

II Déterminer la concentration en soluté

À partir d’une solution de titre massique et de densité fournis, on détermine la concentration en masse c ou en quantité de matière C :

c=msolutéVsolution en g  L1 ou C=nsolutéVsolution en mol · L1.

Le titre massique t permet d’exprimer la masse de soluté msoluté = t × msolution.

La densité d permet de connaître la masse volumique de la solution ρsolution.

Connaissant ρsolution, on exprime la concentration en masse c en fonction de t et ρsolution : c=msolutéVsolution=t×msolutionVsolution soit : c=t×ρsolution.

En divisant la concentration en masse c par la masse molaire M du soluté, on détermine la concentration en quantité de matière car nsoluté=msolutéMsoluté.

Méthode

Déterminer la concentration en soluté

On dispose d’une solution commerciale d’acide méthanoïque HCOOH dont les caractéristiques sont les suivantes :

titre massique t = 0,82 (pourcentage massique = 82 %) ;

densité = 1,18 ;

masse molaire M(HCOOH) = 46 g · mol1.

a. Vérifier que la concentration en quantité de matière de la solution commerciale en acide méthanoïque est C = 21 mol · L1.

b. En déduire la concentration en masse.

Conseils

a. Exprimez littéralement les caractéristiques données (t et d).

Exprimez la concentration en quantité de matière en fonction de ces grandeurs connues.

b. Pour passer de la concentration en quantité de matière à la concentration en masse, il suffit de multiplier la concentration en quantité de matière par la masse molaire du soluté.

Solution

a. On cherche C=nacideVsolution et la quantité de matière est :

nacide=macideMacide soit C=macideMacide×Vsolution.

On peut exprimer macide à partir du titre massique t = macidemsolution.

Soit macide = t × msolution et en reportant dans C : 247473-Eqn24.

Le rapport msolution/Vsolution n’est autre que la masse volumique de la solution. On la connaît grâce à la densité :

d=ρsolutionρeau d’où ρsolution=d×ρeau avec ρeau = 1,0 × 103 g · L1.

Donc C=t×d×ρeauMacide.

Application numérique : C=0,82×1,18×1,0×10346=21mol  L1.

b. La concentration en masse est :

c= macideVsolution=nacide×MacideVsolution=C×Macide.

Application numérique : c = 21 × 46 = 9,7 × 102 g · L1.

Le résultat doit être donné avec deux chiffres significatifs.