Solutions aqueuses et concentration | 1ère Bac Pro ERA-MA | Physique-Chimie
Dernière mise à jour : 30 juin 2026
Capacités et connaissances du programme :
C1 — Calculer une concentration massique \(c_m = m/V\)
C2 — Calculer une concentration molaire \(c = n/V\)
C3 — Réaliser une dilution \(c_1 V_1 = c_2 V_2\)
C4 — Mesurer un pH et interpréter (acide, basique, neutre)
C5 — Identifier les risques des produits chimiques en menuiserie (solvants, vernis, décapants)
C6 — Déterminer une quantité de matière par titrage (repérage de l'équivalence)
C1 — Calculer une concentration massique
Rappel de cours
La concentration massique d'une solution est la masse de soluté dissoute par litre de solution :
\(c_m = \dfrac{m}{V}\)
\(c_m\) : concentration massique en g/L (ou g/mL)
\(m\) : masse de soluté en g
\(V\) : volume de solution en L
Exercice 1
Un menuisier prépare une solution de nettoyage en dissolvant 25 g de cristaux de soude, puis en complétant avec de l'eau jusqu'à un volume final de 500 mL. Calculer la concentration massique de la solution.
Un produit de traitement du bois contient 12 g de principe actif par litre de solution. Quelle masse de principe actif trouve-t-on dans 750 mL de ce produit ?
\(m = c_m \times V = 12 \times 0{,}750 = \mathbf{9}\) g
Exercice 3
Une solution de décapant contient 80 g de solvant actif. Sa concentration massique est de 200 g/L. Calculer le volume de solution.
\(V = \dfrac{m}{c_m} = \dfrac{80}{200} = \mathbf{0{,}4}\) L = 400 mL
Exercice 4
Un vernis en phase aqueuse contient 18 % en masse de résine (c'est-à-dire 18 g de résine pour 100 g de solution). La masse volumique du vernis est de 1 050 g/L. Calculer la concentration massique en résine.
Masse de résine dans 1 L : \(m = 18\% \times 1\,050 = 0{,}18 \times 1\,050 = \mathbf{189}\) g
\(c_m = 189\) g/L
C2 — Calculer une concentration molaire
Rappel de cours
La concentration molaire est le nombre de moles de soluté par litre de solution :
On dissout 4 g de soude (NaOH, \(M = 40\) g/mol), puis on complète avec de l'eau jusqu'à un volume final de 500 mL pour préparer un nettoyant dégraissant. Calculer la concentration molaire de la solution.
Une solution d'acide chlorhydrique (HCl, \(M = 36{,}5\) g/mol) a une concentration molaire de 0,5 mol/L. Calculer la masse de HCl dissoute dans 200 mL de solution.
\(n = c \times V = 0{,}5 \times 0{,}200 = 0{,}1\) mol
\(m = n \times M = 0{,}1 \times 36{,}5 = \mathbf{3{,}65}\) g
Exercice 7
Un technicien prépare 1 L d'une solution de carbonate de sodium (Na₂CO₃, \(M = 106\) g/mol) à 0,1 mol/L pour décaper du bois. Quelle masse de Na₂CO₃ doit-il peser ?
\(n = c \times V = 0{,}1 \times 1 = 0{,}1\) mol
\(m = n \times M = 0{,}1 \times 106 = \mathbf{10{,}6}\) g
C3 — Réaliser une dilution
Rappel de cours
Lors d'une dilution, la quantité de soluté est conservée :
\(c_1 \times V_1 = c_2 \times V_2\)
\(c_1\), \(V_1\) : concentration et volume de la solution mère (avant dilution)
\(c_2\), \(V_2\) : concentration et volume de la solution fille (après dilution)
Facteur de dilution : \(f = \dfrac{c_1}{c_2} = \dfrac{V_2}{V_1}\)
Exercice 8
Un nettoyant bois concentré s'utilise dilué 10 fois. On dispose de 200 mL de solution concentrée à 5 mol/L. Calculer la concentration de la solution diluée.
Un vernis est vendu concentré à \(c_1 = 800\) g/L. On souhaite préparer 2 L de vernis prêt à l'emploi à \(c_2 = 200\) g/L. Quel volume de vernis concentré utiliser ?
\(V_1 = \dfrac{c_2 \times V_2}{c_1} = \dfrac{200 \times 2}{800} = \dfrac{400}{800} = \mathbf{0{,}5}\) L = 500 mL
On complète ensuite avec de l'eau jusqu'au volume final de 2,00 L. Il ne faut pas supposer que les volumes se conservent exactement lors d'un mélange.
Exercice 10
Un décapant est dilué avec de l'eau dans un rapport 1 volume pour 4 volumes d'eau (soit 5 volumes au total). La solution mère a une concentration de 2 mol/L. Calculer la concentration de la solution diluée.
Le pH mesure l'acidité ou la basicité d'une solution :
pH < 7 : solution acide
pH = 7 : solution neutre
pH > 7 : solution basique (alcaline)
Mesure : papier pH (précision ±1), pH-mètre (précision ±0,1). Plus le pH est faible, plus la solution est acide. Les solutions acides et basiques concentrées sont corrosives.
Exercice 11
Classer les solutions suivantes du plus acide au plus basique :
Vinaigre blanc : pH = 2,5
Eau pure : pH = 7
Décapant bois (soude) : pH = 13
Solution aqueuse de nettoyage : pH = 5
Neutralisant de surface : pH = 9
Du plus acide au plus basique : Vinaigre (2,5) < Solution de nettoyage (5) < Eau pure (7) < Neutralisant (9) < Décapant soude (13)
Exercice 12
Après décapage d'un meuble à la soude (pH 13), un ébéniste rince la surface puis mesure le pH du rinçage : il lit pH = 9. La surface est-elle neutralisée ? Que doit-il faire ?
pH = 9 > 7 : la surface est encore basique, pas encore neutre. Il faut poursuivre le rinçage conformément à la notice du décapant et à sa fiche de données de sécurité, puis vérifier de nouveau le pH avant la finition. On n'improvise pas une neutralisation avec un acide domestique : une réaction peut être exothermique ou produire des projections.
Exercice 13
Un menuisier agenceur mesure le pH de trois produits de traitement :
Produit A : pH = 1,5
Produit B : pH = 6,8
Produit C : pH = 11
Identifier la nature (acide, neutre, basique) de chaque produit.
Peut-on déterminer, à partir du seul pH, lesquels nécessitent le port de gants et de lunettes de protection ?
A (pH 1,5) : très acide ; B (pH 6,8) : quasi neutre ; C (pH 11) : basique fort.
Le pH seul permet de classer les produits comme acide ou basique, mais ne suffit pas à conclure qu'ils sont corrosifs ni à choisir les EPI. Les valeurs de A et C doivent alerter : il faut consulter l'étiquette et la FDS de chaque produit, puis appliquer les mesures de prévention indiquées.
C5 — Risques des produits chimiques en menuiserie
Rappel de cours
Les produits chimiques utilisés en menuiserie (solvants, vernis, décapants, colles, produits de traitement) comportent des risques :
Toxicité : absorption par inhalation, ingestion ou contact cutané.
Inflammabilité : les solvants organiques s'enflamment facilement.
Corrosivité : les acides et les bases fortes attaquent la peau et les matériaux.
CMR : certains produits sont cancérigènes, mutagènes ou reprotoxiques.
Pictogrammes de danger (GHS) à connaître : flamme, crâne, point d'exclamation, corrosion, santé.
Exercice 14
Un atelier de menuiserie utilise les produits suivants. Identifier les risques principaux de chacun et les équipements de protection individuelle (EPI) nécessaires :
White-spirit (solvant organique)
Soude caustique en solution (décapant)
Vernis polyuréthane bicomposant (contient des isocyanates)
White-spirit : les dangers exacts dépendent du produit ; consulter son étiquette et sa FDS. Éloigner les sources d'ignition, capter les vapeurs et ventiler. Les gants et la protection des yeux doivent être choisis selon la FDS.
Soude caustique : corrosive, avec risque de brûlures cutanées et oculaires. Privilégier un procédé limitant les projections ; porter les gants, la protection des yeux et le vêtement indiqués par la FDS.
Vernis polyuréthane : les isocyanates sont notamment des sensibilisants respiratoires et cutanés ; les autres dangers dépendent de la formulation. Utiliser si possible une cabine ou un captage adapté. Choisir gants, protection des yeux et éventuelle protection respiratoire d'après la FDS et l'évaluation du risque ; cette dernière exige aussi un appareil adapté et correctement ajusté.
Exercice 15
Lire les pictogrammes GHS sur une étiquette de vernis et indiquer ce qu'ils signifient :
Flamme noire dans un losange rouge sur fond blanc
Point d'exclamation noir dans un losange rouge sur fond blanc
Silhouette noire avec étoile dans la poitrine, dans un losange rouge sur fond blanc
Flamme : notamment produit inflammable ; la mention de danger précise la nature exacte du danger.
Point d'exclamation : notamment toxicité aiguë de catégorie 4, irritation ou sensibilisation cutanée.
Silhouette / danger pour la santé : notamment sensibilisation respiratoire, effets CMR, toxicité pour certains organes ou danger par aspiration.
Exercice 16
Un menuisier dispose d'une fiche de données de sécurité (FDS) d'un vernis. Elle indique, pour un de ses composants : « VLEP-8 h : 400 ppm ; VLCT-15 min : 500 ppm ». Que signifient ces informations ?
VLEP-8 h : 400 ppm : valeur limite rapportée à une moyenne pondérée sur une journée de travail de 8 heures.
VLCT-15 min : 500 ppm : valeur limite rapportée à une moyenne sur 15 minutes ; ce n'est pas une « pointe accidentelle » autorisée.
Le caractère réglementaire ou indicatif dépend de la substance. Il faut identifier le composant dans la FDS, évaluer l'exposition, réduire les émissions et capter les vapeurs à la source. Une protection respiratoire ne se substitue pas à ces mesures collectives et doit être choisie selon l'évaluation du risque.
C6 — Titrage : repérage de l'équivalence
À retenir
Le titrage consiste à verser progressivement une solution titrante (de concentration connue) dans une solution titrée (de concentration inconnue) jusqu'au point d'équivalence : le moment où les réactifs sont dans les proportions stœchiométriques.
Le repérage de l'équivalence se fait par un changement de couleur (indicateur coloré) ou un changement brutal de pH.
Exercice 17
On titre 20 mL d'une solution d'acide chlorhydrique (HCl) par une solution de soude (NaOH) de concentration \(C_B = 0{,}10\) mol/L. L'équivalence est atteinte pour un volume versé \(V_{eq} = 15{,}0\) mL.
Écrire l'équation de la réaction acide-base.
À l'équivalence, quelle relation lie les quantités de matière ?
On modélise le principe actif d'un produit détartrant par l'acide chlorhydrique HCl, acide monoprotique réagissant mole à mole avec la soude. Un technicien titre 25 mL de ce produit avec de la soude à 0,20 mol/L. Il ajoute un indicateur coloré (phénolphtaléine). La première teinte rose pâle persistante apparaît pour \(V_{eq} = 12{,}5\) mL.
Pourquoi la solution finit-elle par virer au rose ?
Calculer la concentration de l'acide dans le détartrant.
Si le flacon contient 500 mL de produit, quelle masse totale d'acide contient-il ? (Masse molaire HCl = 36,5 g/mol)
La phénolphtaléine est incolore en milieu acide et rose en milieu basique. La première teinte rose pâle persistante repère la fin de titrage, proche de l'équivalence ; le virage ne signifie pas que la solution est rose exactement à l'équivalence.