TP13Préparation d’une solutionPréparation d’une solution

par dilutionpar dilutionAvant de commencer, écoutez attentivement les précautions à prendre et les règles de sécurité rappelées par le professeur

ObjectifsObjectifs de la séance :de la séance :

- Mettre en œuvre un protocole expérimental permettant de préparer une solution par dilution ;- Prélever un liquide à l’aide d’une pipette jaugée.

1.1. Étude préliminaireÉtude préliminaire

Pour vous entrainer, complétez le tableau ci-dessous :

cmère (mol.L-1)(concentration initiale)

1,0.10-2 2,0.10-3 1,0.10-2

cfille (mol.L-1)(concentration finale)

1,0.10-4 0,5.10-2 1,0.10-3

fd(facteur de dilution)

100 2 5

Vmère (mL)(volume de solution mère à prélever)

1 20

Vfille (mL)(volume de la fiole jaugée – volume solution-fille)

10 50

Détail des calculs pour les colonnes 1 et 2 :

2.2. Préparation d’une solution aqueuse diluée de glucosePréparation d’une solution aqueuse diluée de glucose

À l’aide du matériel ci-dessous, vous allez devoir préparer une solution diluée de glucose à partir de la solution mère proposée. Pour cela, vous devez imaginer un protocole expérimental (étapes à suivre) afin de préparer cette solution diluée.

Matériel à votre disposition :

Erlenmeyer Fiole jaugée Pipette pasteur graduée

Réaliser une dilution consiste à prélever un volume Vmère de solution-mère de concentration cmère

puis à ajouter du solvant de façon à obtenir un volume Vfille de solution-fille de concentration cfille.

Diluer k fois une solution-mère de concentration cmère, c’est obtenir une solution-fille de concentration cfille

telle que :

Facteur

de

dilution fd

:

Éprouvette graduée Pipette jaugée Pipette graduée

Permet de mesurer un volume de solution qui n’a pas besoin d’être

précis

Permet de prélever des volumes très précis de solution

Permet de prélever des volumes assez précis, de valeur quelconque, de solution

On souhaite préparer V = 100 mL de solution glucosée de concentration c2 = 0,06 mol.L–1 à partir d’une solution de glucose de concentration c1 = 0,6 mol.L–1.

Protocole expérimental :Protocole expérimental :

Préparez la solution glucosée.3.3. ApplicationApplication

Questions

Réaliser une dilution consiste à prélever un volume Vmère de solution-mère de concentration cmère

puis à ajouter du solvant de façon à obtenir un volume Vfille de solution-fille de concentration cfille.

Diluer k fois une solution-mère de concentration cmère, c’est obtenir une solution-fille de concentration cfille

telle que :

Facteur

de

dilution fd

:

a) Quelle quantité de matière de glucose nglucose la solution à préparer contient-elle ?b) Quel volume Vmère de solution-mère va-t-on devoir prélever ?c) Quel sera le facteur de dilution fd de la solution fille ?d) Calculez la concentration massique cm de la solution (diluée) obtenue.

Le GES 45 est un mélange de substances permettant la fabrication d'une solution réhydratante par dissolution d'un sachet dans 200 mL d'eau.

La composition moyenne d'un sachet de GES 45 est indiquée dans le tableau suivant :

Composition Glucose Saccharose Ion sodiumFormule C6H12O6 C12H22O11 Na+

Quantité de matière (mmol) 21,8 11,6 9,6

On veut reconstituer 100 mL de solution similaire au GES 45.

Pour cela on dispose de glucose solide et des solutions suivantes :

- S1 : solution de saccharose à la concentration c1 = 1,16 x 10–1 mol.L–1 ;- S2 : solution de chlorure de sodium (NaCl) à la concentration c2 = 4,80 x 10–1 mol.L–1.

CORRECTION

Questions

Présentation : 1 pt

a) Calculez la concentration molaire de chaque constituant dans la solution préparée à partir du sachet.b) Déterminez les quantités de matière nécessaires de chaque espèce chimique pour reconstituer la solution.c) Quelle masse de glucose mglucose doit-on prélever ? Comment doit-on effectuer le prélèvement ?d) Calculez les volumes V1 de solution S1 et V2 de solution S2 à prélever.e) Donnez le protocole expérimental complet pour préparer cette solution.

Donnée : M(C) = 12,0 g.mol–1 ; M(O) = 16,0 g.mol–1 ; M(H) = 1,00 g.mol–1 ; M(Na) = 23,0 g.mol–1 ; M(Cℓ) = 35,5 g.mol–1.

1. Étude préliminaireÉtude préliminaire

Tableau complété : (1,5 pt)

cmère (mol.L-1)(concentration initiale)

1,0.10-2 2,0.10-3 2,5.10-2 1,0.10-2

cfille (mol.L-1)(concentration finale)

1,0.10-4 1,0.10-3 0,5.10-2 1,0.10-3

fd(facteur de dilution)

100 2 5 10

Vmère (mL)(volume de solution mère à prélever)

1 5 20 5

Vfille (mL)(volume de la fiole jaugée – volume solution-fille)

100 10 100 50

Détail du calcul pour la 1ère

colonne : Détail du calcul pour la 2ème colonne :

; (2 pts)

2. Préparation d’une solution aqueuse diluée de glucosePréparation d’une solution aqueuse diluée de glucose

Protocole expérimental : (2 pts)

a) La solution-fille contiendra une quantité de matière de glucose :

nglucose = c2 × V

A.N. : nglucose = 0,06 × 100 × 10–3 = 6 × 10–3 mol (1 pt)

b) Il faut prélever dans la solution mère une quantité de matière égale à celle contenue dans la solution-fille :

nglucose = c1 × Vmère

A.N. : Vmère = 6.10–3 ÷ 0,6 = 0,01 L = 10 mL (1 pt)

c) Le facteur de dilution sera :

A.N. : fd = 0,6 ÷ 0,06 = 100 ÷ 10 = 10 (1 pt)

d) La concentration massique de la solution-fille sera :

cm = M(C6H12O6) × c2

A.N. : cm = 180 × 0,06 = 10,8 g.L–1 (1 pt)

3.3. ApplicationApplication

a) Concentration molaire de chaque constituant dans la solution préparée (V = 200 mL) à partir du sachet :

Composition Glucose Saccharose Ion sodiumFormule C6H12O6 C12H22O11 Na+

Quantité de matière (mmol) 21,8 11,6 9,6Concentration molaire (mol.L–1) 0,109 0,058 0,048 (3 × 1 pt)

b) Les quantités de matière de chaque espèce chimique dans la solution à préparer sont :

Composition Glucose Saccharose Ion sodiumFormule C6H12O6 C12H22O11 Na+

Quantité de matière (mmol) 10,9 5,8 4,8(3 × 0,5 pt)(mol) 1,09 × 10–2 5,8 × 10–3 4,8 × 10–3

On prend la moitié de ce qu’il y a dans la solution initiale puisque le volume de la solution à préparer est la moitié de celui de la solution de départ.

c) Calcul de la masse de glucose à peser : (M(C6H12O6) = 180 g.mol–1)

A.N. : mglucose = 10,9 10–3 180 = 1,96 g 2 g (1 pt)

Autre méthode :

La concentration en glucose de la solution à préparer doit être la même que celle de départ soit :

nglucose = cglucose Vsolution mglucose = nglucose Mglucose

A.N. : nglucose = 1,09 10–2 mol mglucose = 1,96 g 2 g

d) Calculs des volumes à prélever

Calcul du volume V1 de la solution de saccharose à prélever :

1 ère méthode : à partir du facteur de dilution

A.N. :

V1 = 50 mL

(1 pt)

2 nd méthode : à partir des quantités de matière à prélever

nsaccharose = csaccharose Vsolution à préparer = c1 V1

A.N. : = 50 mL

Calcul du volume V2 de la solution de chlorure de sodium à prélever :

1 ère méthode : à partir du facteur de dilution

A.N. : V2 = 10 mL (1 pt)

2 nd méthode : à partir des quantités de matière à prélever

nNa+ = cNa+ Vsolution à préparer = c2 V2

A.N. : = 10 mL

e) Protocole expérimental pour préparer la solution : (2 pts)

- Prélever 50 mL de la solution S1 à l’aide d’une pipette jaugée ;- Les verser dans une fiole jaugée de 100 mL ;- Prélever 10 mL de la solution S2 à l’aide d’une pipette jaugée ;- Les verser dans la fiole jaugée ;- Boucher la fiole puis agiter ;- Peser 2 g de glucose à l’aide d’une balance électronique ;- Les verser dans la fiole jaugée ;- Boucher la fiole et agiter jusqu’à dissolution complète du glucose ;- Remplir la fiole avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge ;- Boucher la fiole et agiter.

Remarque : il faut commencer par les liquides pour dissoudre correctement le solide.

FICHE TPFICHE TPM(C6H12O6) = 180 g.mol1

Solution mère : cglucose = 0,6 mol.L–1 cm glucose = M(C6H12O6) × cglucose = 108 g.L–1

Il faut dissoudre 108 g de glucose dans 1 L d’eau

Solution à préparer : cglucose = 0,06 mol.L–1

Source de l’activitéSource de l’activitéExercice n°18 p170 (BORDAS 2nd, Collection E.S.P.A.C.E Lycée)