Exercices et corrigés

Etude de Chimie

Calcul de la Molarité d’une Solution

Calcul de la Molarité d’une Solution

Calcul de la Molarité d’une Solution

Comprendre le Calcul de la Molarité

La molarité (M), ou concentration molaire, est une mesure de la concentration d'un soluté dans une solution. Elle est définie comme le nombre de moles de soluté par litre de solution. C'est une unité de concentration très couramment utilisée en chimie car elle facilite les calculs stœchiométriques. La formule générale de la molarité est : \(M = \frac{n}{V}\), où \(n\) est le nombre de moles de soluté et \(V\) est le volume de la solution en litres.

Données de l'étude

On souhaite préparer une solution aqueuse de chlorure de sodium (NaCl).

Caractéristiques et mesures :

  • Soluté : Chlorure de sodium (NaCl)
  • Masse de NaCl pesée (\(m\)) : \(11.688 \, \text{g}\)
  • Volume final de la solution (\(V_{\text{solution}}\)) : \(250.0 \, \text{mL}\)
  • Masses molaires atomiques :
    • Na : \(22.99 \, \text{g/mol}\)
    • Cl : \(35.45 \, \text{g/mol}\)
Schéma : Préparation d'une Solution Aqueuse
{/* Étape 1: Pesée du soluté */} 1. Pesée ⚖️ {/* Flèche vers l'étape suivante */} {/* Étape 2: Dissolution du soluté dans un bécher */} 2. Dissolution 🧪 {/* Flèche vers l'étape suivante */} {/* Étape 3: Transfert et ajustement du volume dans une fiole jaugée */} {/* Niveau liquide principal */} {/* Ménisque */} {/* Trait de jauge */} 3. Ajustement 💧 {/* Flèche vers l'étape suivante */} {/* Étape 4: Solution finale homogénéisée */} 4. Solution ✅

Étapes schématiques de la préparation d'une solution de molarité connue.

Questions à traiter

  1. Calculer la masse molaire (\(M_{\text{NaCl}}\)) du chlorure de sodium.
  2. Déterminer le nombre de moles (\(n\)) de NaCl pesées.
  3. Convertir le volume de la solution (\(V_{\text{solution}}\)) en litres (\(L\)).
  4. Calculer la molarité (\(C\)) de la solution de NaCl préparée.

Correction : Calcul de la Molarité d'une Solution

Question 1 : Masse Molaire (\(M_{\text{NaCl}}\)) du Chlorure de Sodium

Principe :

La masse molaire d'un composé chimique est la masse d'une mole de ce composé. Elle est calculée en additionnant les masses molaires atomiques de tous les atomes présents dans la formule chimique du composé.

Formule(s) utilisée(s) :
\[M_{\text{composé}} = \sum (N_{\text{atome}} \times M_{\text{atome}})\]

Où \(N_{\text{atome}}\) est le nombre d'atomes d'un élément donné dans la formule et \(M_{\text{atome}}\) est la masse molaire atomique de cet élément.

Données spécifiques :
  • Formule du chlorure de sodium : NaCl
  • Masse molaire atomique de Na : \(22.99 \, \text{g/mol}\)
  • Masse molaire atomique de Cl : \(35.45 \, \text{g/mol}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} M_{\text{NaCl}} &= (1 \times M_{\text{Na}}) + (1 \times M_{\text{Cl}}) \\ &= (1 \times 22.99 \, \text{g/mol}) + (1 \times 35.45 \, \text{g/mol}) \\ &= 22.99 \, \text{g/mol} + 35.45 \, \text{g/mol} \\ &= 58.44 \, \text{g/mol} \end{aligned} \]
Résultat Question 1 : La masse molaire du NaCl est \(M_{\text{NaCl}} = 58.44 \, \text{g/mol}\).

Quiz Intermédiaire 1 : Quelle est la masse molaire du sulfate de cuivre (II) anhydre, CuSO₄ ? (M(Cu)=63.5 g/mol, M(S)=32.1 g/mol, M(O)=16.0 g/mol)

Question 2 : Nombre de Moles (\(n\)) de NaCl

Principe :

Le nombre de moles (\(n\)) d'une substance peut être calculé en divisant la masse (\(m\)) de la substance par sa masse molaire (\(M\)).

Formule(s) utilisée(s) :
\[n = \frac{m}{M}\]
Données spécifiques :
  • Masse de NaCl (\(m\)) : \(11.688 \, \text{g}\)
  • Masse molaire de NaCl (\(M_{\text{NaCl}}\)) : \(58.44 \, \text{g/mol}\) (calculée à la question 1)
Calcul :
\[ \begin{aligned} n_{\text{NaCl}} &= \frac{11.688 \, \text{g}}{58.44 \, \text{g/mol}} \\ &\approx 0.2000 \, \text{mol} \end{aligned} \]
Résultat Question 2 : Le nombre de moles de NaCl est \(n_{\text{NaCl}} \approx 0.200 \, \text{mol}\).

Quiz Intermédiaire 2 : Si vous pesez 4.0 g de NaOH (M = 40.0 g/mol), combien de moles avez-vous ?

Question 3 : Conversion du Volume de la Solution en Litres (\(L\))

Principe :

La molarité est définie en termes de litres de solution. Il est donc nécessaire de convertir le volume donné en millilitres (mL) en litres (L). Il y a 1000 mL dans 1 L.

Formule(s) utilisée(s) :
\[V_{\text{L}} = \frac{V_{\text{mL}}}{1000}\]
Données spécifiques :
  • Volume de la solution (\(V_{\text{solution}}\)) : \(250.0 \, \text{mL}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{L}} &= \frac{250.0 \, \text{mL}}{1000 \, \text{mL/L}} \\ &= 0.2500 \, \text{L} \end{aligned} \]
Résultat Question 3 : Le volume de la solution est \(V_{\text{L}} = 0.2500 \, \text{L}\).

Quiz Intermédiaire 3 : Combien y a-t-il de millilitres dans 0.5 litre ?

Question 4 : Calcul de la Molarité (\(C\)) de la Solution

Principe :

La molarité (\(C\), souvent aussi notée \(M\)) d'une solution est calculée en divisant le nombre de moles de soluté (\(n\)) par le volume total de la solution en litres (\(V_L\)).

Formule(s) utilisée(s) :
\[C = \frac{n}{V_L}\]
Données spécifiques :
  • Nombre de moles de NaCl (\(n_{\text{NaCl}}\)) : \(0.200 \, \text{mol}\) (calculé à la question 2)
  • Volume de la solution (\(V_L\)) : \(0.2500 \, \text{L}\) (calculé à la question 3)
Calcul :
\[ \begin{aligned} C_{\text{NaCl}} &= \frac{0.200 \, \text{mol}}{0.2500 \, \text{L}} \\ &= 0.800 \, \text{mol/L} \end{aligned} \]

La molarité peut aussi être exprimée avec l'unité M (molaire). Donc, \(C_{\text{NaCl}} = 0.800 \, \text{M}\).

Résultat Question 4 : La molarité de la solution de NaCl est \(C_{\text{NaCl}} = 0.800 \, \text{mol/L}\) (ou \(0.800 \, \text{M}\)).

Quiz Q4 : Si on dissout 0.5 mol de sucre dans assez d'eau pour faire 1.0 L de solution, quelle est la molarité ?

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. Qu'est-ce que la molarité ?

2. L'unité SI de la molarité est :

3. Pour calculer la molarité, vous avez besoin de connaître :

Glossaire

Molarité (Concentration Molaire, \(C\) ou \(M\))
Quantité de matière (nombre de moles) d'un soluté dissous par litre de solution. Unité : mol/L ou M.
Soluté
Substance qui est dissoute dans une autre substance (le solvant) pour former une solution.
Solvant
Substance dans laquelle le soluté est dissous pour former une solution. C'est généralement le composant majoritaire.
Solution
Mélange homogène formé par la dissolution d'un ou plusieurs solutés dans un solvant.
Mole (mol)
Unité de quantité de matière du Système International. Une mole contient environ \(6.022 \times 10^{23}\) entités élémentaires (atomes, molécules, ions, etc.).
Masse Molaire (\(M\))
Masse d'une mole d'une substance chimique. Unité : g/mol.
Volume (\(V\))
Espace occupé par une substance. Pour la molarité, le volume de la solution est exprimé en litres (L).
Calcul de la Molarité d’une Solution - Exercice d'Application

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