Concentrations et solutions
électrolytiques
I-
Structure d’un corps solide ionique
1- Définition :
Les corps solides ayant une forme propre difficile à déformer peuvent exister sous deux états différents :
ü Etat désordonné caractérisé par une structure non ordonnée,
ü Etat ordonné caractérisé par une structure cristalline ordonnée.
Les solides ioniques cristallins sont électriquement neutres,
2-
Formules des corps ioniques solides :
La
formule d’un corps solide ionique indique la nature et le nombre des ions qui
le constituent sans préciser la charge que prend chacun des ions.
Exemples : , , , ,….
3-
Les molécules polaires :
a- Activité :
ü dans la molécule de chlorure d’hydrogène , le chlore étant beaucoup plus électronégatif que l’hydrogène, le doublet liant de cette molécule va être beaucoup plus proche de l’atome de chlore que l’atome d’hydrogène,
ü ce qui provoque l’apparition d’une charge partielle négative sur l’atome de chlore et d’une charge partielle positive sur l’atome d’hydrogène.
ü La liaison est dite polarisée et la molécule a un caractère dipolaire.
Exemple : la molécule ,
Donc la molécule d’eau est polaire : est un solvant polaire
b- Conclusion
ü Une molécule est dite polaire lorsque les barycentres des
charges positives et négatives ne sont pas confondus.
ü Les molécules polaires ont des propriétés particulières,
elles sont notamment solubles dans l’eau.
II-
Les solutions aqueuses
électrolytiques :
1-
Rappel
ü Lorsqu’on dissout une espèce chimique (solide, liquide ou gazeuse), dans un liquide on obtient une solution,
ü L’espèce chimique dissoute est appelée le soluté,
ü Le liquide dans lequel on dissout l’espèce chimique est appelé le solvant,
Remarque :
ü Si le soluté n’est pas totalement dissout, la solution obtenue est saturée, donc la solution n’est pas homogène,
ü Si le solvant utilisé est l’eau, on obtient une solution aqueuse
2- Solutions électrolytiques
Les
solutions électrolytiques sont des solutions conductrices du courant
électrique, cette conductivité est due aux ions (anions et cations), donc les
solutions électrolytiques sont des solutions ioniques.
3-
Dissolution d’un électrolyte dans un solvant polaire
La
dissolution d’un électrolyte dans un solvant polaire se fait en trois étapes
successives :
ü La dissociation,
ü Solvatation (hydratation si le solvant est l’eau),
ü Dispersion.
4-
Equation de la dissolution
a-
Activité :
Préciser le solvant et le soluté dans chaque exemple :
ü Equation de dissolution du chlorure de sodium dans l’eau est :
ü Equation de dissolution du chlorure d’hydrogène dans l’eau est :
ü Equation de dissolution du chlorure de l’acide sulfurique dans l’eau est
b- Conclusion :
Les trois solutés successifs sont : Chlorure de
sodium (NaCl) ; Chlorure d'hydrogène (HCl) et Acide sulfurique (H₂SO₄) et
l’eau est le solvant dans les trois cas.
III-
Concentration molaire
1-
Concentration molaire d’une solution et concentration molaire effective :
2-
Concentration molaire et concentration massique :
a-
La concentration
massique :
La concentration massique est une
grandeur qui correspond au rapport de la masse du soluté dissous par le volume total de la
solution , est donnée par la relation
suivante , elle s’exprime en .
b- Concentration molaire et concentration massique :
On a déjà et donc car
Finalement donc
Application 1
:
1- On considère une solution (S) de chlorure d'aluminium AlCl3 dont la concentration molaire est C=0,02mol/L Déterminer les concentrations molaires effectives des espèces présentes dans la solution (S),
2- La concentration molaire effective des ions chlorure dans la solution de chlorure de zinc est :
[Cl-]=0,01mol/l :
Déterminer la concentration molaire effective des ions Zn2+ dans la même solution et la concentration molaire du soluté utilisé ZnCl2,
3- On dissout m = 10,1 g de nitrate de potassium, KNO3, dans de l'eau pure, et on obtient un volume
V = 500 mL d'une solution (S) de concentration C :
a- Calculer la quantité de matière de soluté utilisée, puis calculer la concentration molaire C de la solution (S),
b- Écrire l'équation de dissolution du nitrate de potassium, puis calculer la concentration molaire effective de chaque ion et , dans la solution, puis calculer leurs quantités de matière
Application 2
:
Pour préparer d’une solution aqueuse de de sulfate de sodium , on disout une masse
:
1- Préciser le solvant ansi le soluté dans cette solution,
2- Rappeler les étapes de dissoltuion d’un élctrolyte,
3- Calculer la concentration molaire de la solution,
4- Ecrire l’équation de dissoulution de ,
5- Calculer les concentration des ions présentes en solution, puis calculer la concentration massique du soluté,
On donne : , et
Exercice 1 :
Partie I : On dissout dans de l'eau pure une masse m = 6,5 g de chlorure de fer III, FeCl3(s), pour obtenir une solution (S) d'un volume de V = 100 mL :
1- Préciser les étapes de cette dissoulution,
2- Etablir l'équation chimique de la dissolution du chlorure de fer III dans l'eau,
3- Quelle sont les qui présentes dans la solution,
4- Calculer la concentration molaire en soluté,
5- Calculez ensuite les concentrations molaires effectives des ions dans la solution (S).
Partie II : Le composé ionique chlorure de baryum est constitué d'ions chlorure, Cl- et d'ions baryum, Ba2+. On dissout une masse m = 53,6 g de ce composé dans 500 ml d'eau, et on obtient une solution de concentration C.
1- Trouver la formule chimique de ce composé, et écrire l'équation de la solubilité du chlorure de baryum dans l'eau, puis calculer C la concentration de la solution,
2- Calculer les concentrations effectives et dans la solution.
On donne M(Fe)= 56g/moL, M(Cl)=
1- Définition :
Les corps solides ayant une forme propre difficile à déformer peuvent exister sous deux états différents :
ü Etat désordonné caractérisé par une structure non ordonnée,
ü Etat ordonné caractérisé par une structure cristalline ordonnée.
Les solides ioniques cristallins sont électriquement neutres,
2- Formules des corps ioniques solides :
La formule d’un corps solide ionique indique la nature et le nombre des ions qui le constituent sans préciser la charge que prend chacun des ions.
Exemples : , , , ,….
3- Les molécules polaires :
a- Activité :
ü dans la molécule de chlorure d’hydrogène , le chlore étant beaucoup plus électronégatif que l’hydrogène, le doublet liant de cette molécule va être beaucoup plus proche de l’atome de chlore que l’atome d’hydrogène,
ü ce qui provoque l’apparition d’une charge partielle négative sur l’atome de chlore et d’une charge partielle positive sur l’atome d’hydrogène.
ü La liaison est dite polarisée et la molécule a un caractère dipolaire.
Exemple : la molécule ,
Donc la molécule d’eau est polaire : est un solvant polaire
b- Conclusion
ü Une molécule est dite polaire lorsque les barycentres des charges positives et négatives ne sont pas confondus.
ü Les molécules polaires ont des propriétés particulières, elles sont notamment solubles dans l’eau.
II- Les solutions aqueuses électrolytiques :
1- Rappel
ü Lorsqu’on dissout une espèce chimique (solide, liquide ou gazeuse), dans un liquide on obtient une solution,
ü L’espèce chimique dissoute est appelée le soluté,
ü Le liquide dans lequel on dissout l’espèce chimique est appelé le solvant,
Remarque :
ü Si le soluté n’est pas totalement dissout, la solution obtenue est saturée, donc la solution n’est pas homogène,
ü Si le solvant utilisé est l’eau, on obtient une solution aqueuse
2- Solutions électrolytiques
Les solutions électrolytiques sont des solutions conductrices du courant électrique, cette conductivité est due aux ions (anions et cations), donc les solutions électrolytiques sont des solutions ioniques.
3- Dissolution d’un électrolyte dans un solvant polaire
La dissolution d’un électrolyte dans un solvant polaire se fait en trois étapes successives :
ü La dissociation,
ü Solvatation (hydratation si le solvant est l’eau),
ü Dispersion.
4- Equation de la dissolution
a- Activité :
Préciser le solvant et le soluté dans chaque exemple :
ü Equation de dissolution du chlorure de sodium dans l’eau est :
ü Equation de dissolution du chlorure d’hydrogène dans l’eau est :
ü Equation de dissolution du chlorure de l’acide sulfurique dans l’eau est
b- Conclusion :
Les trois solutés successifs sont : Chlorure de sodium (NaCl) ; Chlorure d'hydrogène (HCl) et Acide sulfurique (H₂SO₄) et l’eau est le solvant dans les trois cas.
III- Concentration molaire
1- Concentration molaire d’une solution et concentration molaire effective :
2- Concentration molaire et concentration massique :
a- La concentration massique :
La concentration massique est une grandeur qui correspond au rapport de la masse du soluté dissous par le volume total de la solution , est donnée par la relation suivante , elle s’exprime en .
b- Concentration molaire et concentration massique :
On a déjà et donc car
Finalement donc
Application 1 :
1- On considère une solution (S) de chlorure d'aluminium AlCl3 dont la concentration molaire est C=0,02mol/L Déterminer les concentrations molaires effectives des espèces présentes dans la solution (S),
2- La concentration molaire effective des ions chlorure dans la solution de chlorure de zinc est :
[Cl-]=0,01mol/l :
Déterminer la concentration molaire effective des ions Zn2+ dans la même solution et la concentration molaire du soluté utilisé ZnCl2,
3- On dissout m = 10,1 g de nitrate de potassium, KNO3, dans de l'eau pure, et on obtient un volume
V = 500 mL d'une solution (S) de concentration C :
a- Calculer la quantité de matière de soluté utilisée, puis calculer la concentration molaire C de la solution (S),
b- Écrire l'équation de dissolution du nitrate de potassium, puis calculer la concentration molaire effective de chaque ion et , dans la solution, puis calculer leurs quantités de matière
Application 2 :
Pour préparer d’une solution aqueuse de de sulfate de sodium , on disout une masse
:
1- Préciser le solvant ansi le soluté dans cette solution,
2- Rappeler les étapes de dissoltuion d’un élctrolyte,
3- Calculer la concentration molaire de la solution,
4- Ecrire l’équation de dissoulution de ,
5- Calculer les concentration des ions présentes en solution, puis calculer la concentration massique du soluté,
On donne : , et
Exercice 1 :
Partie I : On dissout dans de l'eau pure une masse m = 6,5 g de chlorure de fer III, FeCl3(s), pour obtenir une solution (S) d'un volume de V = 100 mL :
1- Préciser les étapes de cette dissoulution,
2- Etablir l'équation chimique de la dissolution du chlorure de fer III dans l'eau,
3- Quelle sont les qui présentes dans la solution,
4- Calculer la concentration molaire en soluté,
5- Calculez ensuite les concentrations molaires effectives des ions dans la solution (S).
Partie II : Le composé ionique chlorure de baryum est constitué d'ions chlorure, Cl- et d'ions baryum, Ba2+. On dissout une masse m = 53,6 g de ce composé dans 500 ml d'eau, et on obtient une solution de concentration C.
1- Trouver la formule chimique de ce composé, et écrire l'équation de la solubilité du chlorure de baryum dans l'eau, puis calculer C la concentration de la solution,
2- Calculer les concentrations effectives et dans la solution.
On donne M(Fe)= 56g/moL, M(Cl)=
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