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Chapitre 8 – Exercices par capacités

Solutions aqueuses et concentration  |  1ère Bac Pro ERA-MA  |  Physique-Chimie

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026

Capacités du chapitre (codes du cours) :

Les relations de dilution et de titrage sont fournies en évaluation. Pour aller plus loin, hors programme du groupement 3 : le pH, la sécurité chimique (étiquette, FDS, valeurs limites) et le pourcentage massique. Ces exercices ne sont pas évalués.

C1 — Calculer une masse molaire et une quantité de matière

Rappel de cours

La quantité de matière \(n\) s'exprime en moles (mol). La masse molaire \(M\) est la masse d'une mole d'une espèce, en g/mol.

Pour une molécule, on additionne les masses molaires des atomes en tenant compte des indices.

\(n = \dfrac{m}{M}\)   et donc   \(m = n \times M\), avec \(m\) en g, \(M\) en g/mol et \(n\) en mol.

Masses molaires atomiques utiles : H = 1 ; C = 12 ; N = 14 ; O = 16 ; Na = 23 ; Cl = 35,5 g/mol.

Exercice 1

Calculer la masse molaire de l'eau \(\text{H}_2\text{O}\), puis celle du dioxyde de carbone \(\text{CO}_2\).

Exercice 2

L'urée \(\text{CH}_4\text{N}_2\text{O}\) est un engrais azoté très utilisé en agriculture.

  1. Calculer la masse molaire de l'urée.
  2. Calculer la quantité de matière contenue dans 30 g d'urée.

Exercice 3

L'acide citrique \(\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_7\) sert à détartrer une bouilloire. On veut en utiliser 0,250 mol.

  1. Calculer la masse molaire de l'acide citrique.
  2. Quelle masse faut-il peser ?

Exercice 4 — Analyser une erreur

Pour le saccharose (sucre de table) \(\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}\), Léa écrit : « \(M = 12 + 1 + 16 = 29\) g/mol ».

  1. Quelle erreur a-t-elle faite ? Calculer la bonne valeur de \(M\).
  2. Calculer la quantité de matière contenue dans 17,1 g de saccharose.

C2 — Déterminer les concentrations molaire et en masse

Rappel de cours
  • Concentration molaire : \(C = \dfrac{n}{V}\), en mol/L.
  • Concentration en masse : \(C_m = \dfrac{m}{V}\), en g/L.
  • \(V\) est le volume final de solution, en L. Ce n'est pas le volume d'eau ajouté.
  • Comme \(m = n \times M\), on obtient \(C_m = C \times M\).

Deux concentrations de types différents (mol/L et g/L) ne se comparent pas directement.

Exercice 5

Pour nettoyer un carrelage, on dissout 7,5 g de cristaux de soude dans de l'eau chaude, puis on complète jusqu'à un volume final de 500 mL. Calculer la concentration en masse de la solution.

Exercice 6

Le sérum physiologique est une solution de chlorure de sodium de concentration en masse 9,0 g/L. Quelle masse de chlorure de sodium contient un flacon de 250 mL ?

Exercice 7

Pour éclaircir un chêne noirci, un ébéniste prépare une solution d'acide oxalique : il dissout 50 g de cristaux dans de l'eau chaude et obtient un volume final de 500 mL.

  1. Calculer la concentration en masse de cette solution.
  2. Il applique la solution au pinceau et utilise 15 g d'acide oxalique. Quel volume de solution a-t-il utilisé ?

Exercice 8

Au laboratoire, on dissout 4,0 g d'hydroxyde de sodium \(\text{NaOH}\) (\(M = 40\) g/mol), puis on complète avec de l'eau jusqu'à un volume final de 500 mL. Calculer la concentration molaire de la solution.

Exercice 9

Une solution d'acide chlorhydrique a une concentration molaire de 0,50 mol/L. On dispose de 200 mL de cette solution. Masse molaire de HCl : 36,5 g/mol.

  1. Calculer la quantité de matière de HCl dissoute.
  2. En déduire la masse de HCl dissoute.

Exercice 10 — Passer de C à Cm

Sur une notice, la concentration molaire du sérum physiologique en chlorure de sodium est indiquée : \(C = 0{,}154\) mol/L. Masse molaire de NaCl : 58,5 g/mol.

  1. Calculer la concentration en masse \(C_m\).
  2. Ce résultat est-il cohérent avec les 9,0 g/L de l'exercice 6 ?
  3. Un élève affirme : « 0,154 est plus petit que 9,0, donc la première solution est moins concentrée. » Que penser de cette phrase ?

C3 — Préparer une solution par dissolution

Rappel de cours

Le solvant dissout le soluté. Une solution aqueuse a l'eau pour solvant. La dissolution consiste à dissoudre une espèce dans un solvant ; la dilution consiste à ajouter du solvant à une solution déjà préparée.

Pour préparer un volume \(V\) de solution à la concentration \(C\) : \(n = C \times V\), puis \(m = n \times M\).

Protocole : peser dans un récipient taré ; transférer dans la fiole jaugée en rinçant ; dissoudre dans une quantité d'eau inférieure au volume final ; compléter jusqu'au trait de jauge, les dernières gouttes une à une, en lisant le bas du ménisque à hauteur des yeux ; boucher et homogénéiser ; étiqueter.

Exercice 11

Pour chaque situation, dire s'il s'agit d'une dissolution ou d'une dilution.

  1. On met du sucre en poudre dans de l'eau et on remue jusqu'à ce qu'il disparaisse.
  2. On ajoute de l'eau à du sirop de menthe.
  3. On prélève 10 mL d'une solution et on complète avec de l'eau jusqu'à 100 mL.
  4. On verse des cristaux d'acide oxalique dans de l'eau chaude.

Dans la situation a), nommer le solvant et le soluté.

Exercice 12

On veut préparer 200,0 mL d'une solution de chlorure de sodium de concentration \(C = 0{,}150\) mol/L. Masse molaire de NaCl : 58,5 g/mol.

  1. Calculer la quantité de matière de NaCl nécessaire.
  2. Calculer la masse à peser.
  3. Quelle verrerie donne précisément le volume final de 200,0 mL ?

Exercice 13

Un technicien de laboratoire prépare 1,00 L de solution de carbonate de sodium \(\text{Na}_2\text{CO}_3\) (\(M = 106\) g/mol) à 0,100 mol/L. Quelle masse doit-il peser ?

Exercice 14 — Remettre le protocole dans l'ordre

Voici les étapes de la préparation de 100,0 mL de solution de glucose, dans le désordre.

  1. Compléter avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge, les dernières gouttes une à une.
  2. Peser la masse de glucose dans une coupelle posée sur la balance, après avoir fait la tare.
  3. Boucher la fiole et la retourner plusieurs fois.
  4. Remplir la fiole à moitié environ d'eau distillée, puis agiter jusqu'à dissolution complète.
  5. Verser le glucose dans la fiole jaugée avec un entonnoir, puis rincer la coupelle et l'entonnoir au-dessus de la fiole.
  6. Coller une étiquette : nom du soluté, concentration, date.
  1. Écrire les lettres dans l'ordre du protocole.
  2. Pourquoi rince-t-on la coupelle et l'entonnoir au-dessus de la fiole ?

Exercice 15 — Ajuster au trait de jauge

Trois élèves ajustent le niveau de leur fiole jaugée de 100,0 mL. La figure montre le col des trois fioles.

  1. Quelle fiole est correctement ajustée ? Justifier.
  2. Que doit faire l'élève de la fiole A ?
  3. La fiole C contient-elle 100,0 mL de solution ? Sa solution est-elle plus ou moins concentrée que prévu ? Que faut-il faire ?

C4 — Préparer une solution par dilution

Rappel de cours

Lors d'une dilution, la quantité de soluté du prélèvement est conservée :

\(C_0 \times V_0 = C_f \times V_f\)   donc   \(V_0 = \dfrac{C_f \times V_f}{C_0}\)

  • \(C_0\), \(V_0\) : concentration de la solution mère et volume prélevé ;
  • \(C_f\), \(V_f\) : concentration et volume de la solution fille.

Facteur de dilution : \(f = \dfrac{C_0}{C_f} = \dfrac{V_f}{V_0}\), supérieur à 1. La relation vaut aussi avec deux concentrations en masse (g/L).

On prélève \(V_0\) à la pipette jaugée avec une propipette, on le verse dans une fiole jaugée de volume \(V_f\) et on complète jusqu'au trait : on n'ajoute pas \(V_f\) d'eau.

Exercice 16

On prélève 10,0 mL de sérum physiologique à 9,0 g/L et on complète avec de l'eau distillée jusqu'à 100,0 mL.

  1. Calculer le facteur de dilution.
  2. Calculer la concentration en masse de la solution fille.

Exercice 17

Un ébéniste dispose d'une solution d'acide oxalique à 100 g/L. Pour un bois résineux, il préfère une solution moins concentrée, à 50 g/L. Il veut en préparer 1,00 L.

  1. Quel volume de solution à 100 g/L doit-il prélever ?
  2. Calculer le facteur de dilution.

Exercice 18 — Choisir la verrerie

On veut préparer 100,0 mL de solution à \(C_f = 0{,}0200\) mol/L à partir d'une solution mère à \(C_0 = 0{,}100\) mol/L.

Matériel disponible
Bécher de 100 mL ; éprouvette graduée de 100 mL ; pipettes jaugées de 10,0 mL, 20,0 mL et 25,0 mL ; fioles jaugées de 50,0 mL, 100,0 mL et 250,0 mL ; propipette
  1. Calculer le volume \(V_0\) à prélever.
  2. Choisir le matériel pour prélever \(V_0\), puis celui pour préparer la solution fille.
  3. Décrire les étapes de la préparation.

Exercice 19 — Analyser une erreur

Pour la préparation de l'exercice 18, Yanis prélève bien 20,0 mL de solution mère, les verse dans un bécher, puis ajoute 100 mL d'eau.

  1. Quel est à peu près le volume final de sa solution ?
  2. Sa solution est-elle plus ou moins concentrée que 0,0200 mol/L ? Calculer sa concentration environ.
  3. Quelle consigne du cours n'a-t-il pas respectée ?

C5 — Déterminer une concentration par titrage à l'équivalence

À retenir

Un titrage utilise une réaction entre l'espèce à doser (concentration inconnue) et un réactif titrant de concentration connue, versé à la burette.

À l'équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques. On la repère par le changement de couleur d'un indicateur coloré, ou par l'étude de la pente d'une courbe de titrage.

Volume versé : \(V_E = V_{\text{final}} - V_{\text{initial}}\). La relation à l'équivalence dépend de la réaction : elle est fournie. Pour une réaction 1:1 : \(C_A \times V_A = C_B \times V_E\).

Exercice 20

Lors d'un titrage, la burette indique 0,8 mL au départ et 13,1 mL quand l'indicateur coloré change de couleur.

  1. Quel instrument contient la solution titrante ? Lequel a servi à prélever la solution à titrer ?
  2. Calculer le volume \(V_E\) versé à l'équivalence.
  3. Définir l'équivalence.

Exercice 21

On titre \(V_A = 20{,}0\) mL d'une solution d'acide chlorhydrique par une solution d'hydroxyde de sodium de concentration \(C_B = 0{,}10\) mol/L. L'équivalence est atteinte pour \(V_E = 15{,}0\) mL. Relation fournie (réaction 1:1) : \(C_A \times V_A = C_B \times V_E\).

  1. Isoler \(C_A\) dans la relation fournie.
  2. Calculer la concentration de l'acide.

Exercice 22

Un chauffagiste contrôle un produit détartrant pour chauffe-eau. On modélise son acide par l'acide chlorhydrique, qui réagit mole à mole avec l'hydroxyde de sodium. Au laboratoire, on titre 25,0 mL de produit avec une solution d'hydroxyde de sodium à 0,20 mol/L, en présence de phénolphtaléine. La première teinte rose persistante apparaît pour \(V_E = 12{,}5\) mL.

  1. Que repère l'apparition de la teinte rose persistante ?
  2. Calculer la concentration de l'acide dans le détartrant.
  3. Calculer la quantité de matière, puis la masse d'acide dans un flacon de 500 mL (\(M(\text{HCl}) = 36{,}5\) g/mol).

Exercice 23 — Exploiter une courbe de titrage

On titre \(V_A = 20{,}0\) mL d'une solution d'acide chlorhydrique par une solution d'hydroxyde de sodium à \(C_B = 0{,}100\) mol/L. On mesure la conductivité \(\sigma\) de la solution après chaque ajout. Relation fournie (réaction 1:1) : \(C_A \times V_A = C_B \times V_E\).

\(V\) (mL)024681014161820
\(\sigma\) (mS/cm)4,03,63,22,82,42,01,92,22,52,8
  1. Tracer la droite qui passe par les premiers points, puis celle qui passe par les derniers points.
  2. L'équivalence correspond au changement de pente : lire \(V_E\) à l'intersection des deux droites.
  3. Calculer \(C_A\).

Exercice 24 — Tenir compte d'une dilution préalable

Le vinaigre blanc est trop concentré pour être titré directement. On le dilue 10 fois. On titre ensuite \(V_A = 10{,}0\) mL de vinaigre dilué par une solution d'hydroxyde de sodium à \(C_B = 0{,}100\) mol/L. L'indicateur change de couleur pour \(V_E = 13{,}4\) mL. Relation fournie (réaction 1:1) : \(C_A \times V_A = C_B \times V_E\).

  1. Calculer la concentration \(C_A\) en acide acétique du vinaigre dilué.
  2. En déduire la concentration du vinaigre blanc.

Exercice 25 — Utiliser une relation fournie qui n'est pas 1:1

Un ébéniste fait contrôler son bain d'acide oxalique. Au laboratoire, on dilue le bain 20 fois, puis on titre \(V_A = 10{,}0\) mL de la solution diluée par une solution d'hydroxyde de sodium à \(C_B = 0{,}100\) mol/L. On obtient \(V_E = 12{,}0\) mL. Pour cette réaction, la relation fournie est : \(C_A \times V_A = \dfrac{C_B \times V_E}{2}\).

  1. Calculer la concentration de la solution diluée.
  2. En déduire la concentration molaire du bain.
  3. Calculer la concentration en masse du bain, exprimée en acide oxalique \(\text{H}_2\text{C}_2\text{O}_4\) (\(M = 90\) g/mol). Le bain est-il proche des 100 g/L de l'exercice 7 ?

Pour aller plus loin — hors programme du groupement 3

Pourcentage massique

Cette notion n'est pas au programme du groupement 3. Elle est proposée en complément.

Un pourcentage massique de 18 % signifie 18 g de soluté pour 100 g de solution. Avec la masse volumique de la solution, on retrouve la masse de soluté dans 1 L.

Exercice 26

Un vernis pour parquet en phase aqueuse contient 18 % en masse de résine (18 g de résine pour 100 g de vernis). La masse volumique du vernis est de 1 050 g/L. Calculer la masse de résine dans 1 L de vernis, puis sa concentration en masse.

Le pH

Le pH n'est pas au programme du groupement 3 en Première. Il est proposé en complément.

  • pH < 7 : solution acide ; pH = 7 : solution neutre ; pH > 7 : solution basique (à 25 °C).
  • Plus le pH est faible, plus la solution est acide.
  • Mesure : papier pH (à une unité près environ) ou pH-mètre (au dixième près environ).

Exercice 27

Classer les solutions suivantes de la plus acide à la plus basique :

SolutionpH
Vinaigre blanc2,5
Eau pure7
Décapant à la soude13
Solution de nettoyage5
Neutralisant de surface9

Exercice 28

Après le décapage d'un meuble à la soude (pH 13), un ébéniste rince la surface puis mesure le pH de l'eau de rinçage : il lit pH = 9. La surface est-elle neutralisée ? Que doit-il faire ?

Exercice 29

Un agent de maintenance mesure le pH de trois produits d'entretien : A (pH = 1,5), B (pH = 6,8) et C (pH = 11).

  1. Donner la nature (acide, neutre, basique) de chaque produit.
  2. Le pH seul suffit-il pour choisir les protections à porter ?
Sécurité chimique

La lecture d'une étiquette relève du domaine transversal « sécurité » du programme ; la fiche de données de sécurité (FDS) et les valeurs limites d'exposition ne sont pas au programme du chapitre. Ces exercices sont proposés en complément.

  • Toxicité : absorption par inhalation, ingestion ou contact avec la peau.
  • Inflammabilité : les solvants organiques s'enflamment facilement.
  • Corrosivité : les acides et les bases concentrés attaquent la peau et les matériaux.
  • Pictogrammes de danger (losanges à bord rouge) : flamme, corrosion, tête de mort, point d'exclamation, danger pour la santé.

Exercice 30

Un atelier utilise les produits suivants. Donner les risques principaux de chacun et les équipements de protection à prévoir :

  1. White-spirit (solvant organique)
  2. Soude caustique en solution (décapant)
  3. Vernis polyuréthane bicomposant (contient des isocyanates)

Exercice 31

Sur l'étiquette d'un vernis, on trouve trois pictogrammes. Dire ce que chacun signale :

  • une flamme noire dans un losange à bord rouge ;
  • un point d'exclamation noir dans un losange à bord rouge ;
  • une silhouette noire avec une étoile sur la poitrine, dans un losange à bord rouge.

Exercice 32

La fiche de données de sécurité (FDS) d'un vernis indique, pour un de ses composants : « VLEP-8 h : 400 ppm ; VLCT-15 min : 500 ppm ». Que signifient ces informations ?