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Activité 10 – TP : préparer une solution par pesée et par dilution TP EXPÉRIMENTAL

Ch09 – Concentrations | 1ère ICCER | ⏱ 1 h (TP) | Binôme

Dernière mise à jour : 29 mai 2026

Ce que tu vas apprendre :

🤔 Avant de commencer

Pour préparer 250 mL d'une solution salée 9 g/L, peut-on simplement peser 9 × 0,25 = 2,25 g de sel et ajouter 250 mL d'eau ?

NON. En ajoutant 2,25 g de sel à 250 mL d'eau, le volume final dépasse 250 mL (le sel dissous prend de la place). On obtiendrait une concentration légèrement inférieure à 9 g/L. La bonne méthode : peser 2,25 g de sel, dissoudre dans moins de 250 mL d'eau, puis ajuster à 250 mL exact avec une fiole jaugée.

Objectif du TP

Préparer 100 mL d'une solution mère de sulfate de cuivre (CuSO₄) à 20 g/L, puis diluer pour obtenir une solution fille à 4 g/L. Vérifier la concentration par densimétrie ou colorimétrie.

🧰 Matériel

3 étapes : pesée → solution mère → dilution Balance 2,00 g CuSO₄·5H₂O → Solution mère 20 g/L (100 mL) → 10 mL pipette Solution fille 4 g/L (50 mL)

📖 Vocabulaire

Fiole jaugée
Récipient à col fin gradué « au trait » : permet une lecture précise d'un volume (± 0,1 mL pour 100 mL).
Pipette jaugée
Pipette qui contient EXACTEMENT son volume nominal entre 2 traits. Précision ± 0,05 mL.
Solution mère / fille
La « mère » est la solution concentrée initiale. La « fille » est obtenue par dilution.

Protocole — Partie A : préparation par pesée

  1. Calculer la masse de CuSO₄ pentahydraté à peser pour 100 mL à 20 g/L de CuSO₄ pur. Attention : la « pesée » concerne le cristal hydraté (CuSO₄·5H₂O), plus lourd.
  2. Peser la masse calculée dans un bécher.
  3. Dissoudre dans environ 50 mL d'eau distillée.
  4. Transvaser dans la fiole jaugée 100 mL. Rincer le bécher 2× et verser dans la fiole.
  5. Compléter à 100 mL avec eau distillée jusqu'au trait. Boucher, retourner 5×.

Q1 APP

Quelle masse de CuSO₄·5H₂O peser pour avoir 100 mL à 20 g/L de CuSO₄ pur ?

M(CuSO₄) = 63,5 + 32 + 4×16 = 159,5 g/mol.

M(CuSO₄·5H₂O) = 159,5 + 5×18 = 249,5 g/mol.

Masse de CuSO₄ pur voulue : 20 × 0,100 = 2,0 g.

Masse de cristaux à peser : 2,0 × (249,5/159,5) = 3,13 g.

Si l'élève pèse directement 2,0 g du cristal hydraté, il obtient une solution à 20 × 159,5/249,5 ≈ 12,8 g/L → erreur de 36 %. Ne pas oublier d'eau de cristallisation.

Q2 REA — Partie B : dilution de la mère

À partir de la solution mère à 20 g/L, préparer 50 mL de solution fille à 4 g/L. Quel volume prélever ?

C₁V₁ = C₂V₂ → V₁ = 4 × 50 / 20 = 10,0 mL de solution mère.

Prélever exactement 10,0 mL avec la pipette jaugée, transvaser dans la fiole 50 mL, compléter à 50 mL avec eau distillée. Agiter.

Q3 ANA

Décrire les précautions pour mesurer précisément 10,0 mL à la pipette jaugée.

  1. Rincer la pipette avec la solution mère (pas avec l'eau).
  2. Aspirer avec une poire (JAMAIS à la bouche, dangereux).
  3. Tenir la pipette verticale.
  4. Ajuster le ménisque au trait du haut, à hauteur des yeux.
  5. Vider en laissant le bout en contact avec la paroi du récipient (la goutte restante est calibrée, on ne souffle PAS).

Q4 ANA

Si on prend par erreur 9 mL au lieu de 10 mL, quelle concentration obtient-on ?

C_fille = C_mère × V₁ / V₂ = 20 × 9 / 50 = 3,6 g/L.

Erreur : (4 − 3,6) / 4 = 10 %. Significatif. D'où l'importance de la pipette précise.

Partie C — Vérification de la concentration

3 méthodes possibles :

  1. Spectrophotomètre à 800 nm (max d'absorption du Cu²⁺) : A = k × C. Étalonner avec solutions connues 1, 2, 4, 8 g/L.
  2. Densimètre : ρ_solution > ρ_eau ; densité ≈ 1 + 0,007 × C (g/L) pour CuSO₄.
  3. Comparaison visuelle : la couleur bleue est proportionnelle à C (approximation grossière).

Q5 REA

Au spectrophotomètre, on lit A = 0,40 pour la fille. Étalons : A(1 g/L)=0,10, A(2 g/L)=0,20, A(4 g/L)=0,40, A(8 g/L)=0,80. Vérifier la concentration de la fille.

Loi de Beer-Lambert : A est proportionnel à C, pente 0,10/g·L⁻¹.

C_fille = A/k = 0,40 / 0,10 = 4,0 g/L ✓.

Dilution réussie, écart négligeable.

Q6 ANA

Au densimètre, ρ_fille = 1,028 g/mL et ρ_eau = 1,000. Vérifier C.

Δρ = 0,028. Loi approchée : C ≈ Δρ / 0,007 = 0,028 / 0,007 = 4,0 g/L ✓.

Méthode plus rapide que spectro mais moins précise (± 0,5 g/L).

Q7 VAL

Sources d'erreur possibles dans la préparation ?

  • Pesée approximative (± 0,01 g sur 3,13 g = 0,3 %).
  • Cristaux d'eau de cristallisation : oubli → erreur 36 %.
  • Volume final non ajusté au trait → erreur de quelques %.
  • Pipette non rincée avec la solution mère.
  • Soufflage de la pipette → ajoute la goutte calibrée → solution + concentrée.

Q8 COM — Compte-rendu (10 lignes)

TP — Préparation par pesée et dilution — [Nom, Prénom, classe, date]
Objectif : préparer 100 mL de CuSO₄ à 20 g/L puis 50 mL à 4 g/L par dilution.
Matériel : CuSO₄·5H₂O, balance 0,01 g, fioles 100 et 50 mL, pipette 10 mL.
Partie A : masse pesée = ... g (calcul théorique 3,13 g pentahydraté). Dissolution puis ajustement au trait.
Partie B : prélèvement 10 mL de mère pour 50 mL fille à 4 g/L.
Vérification : A_spectro = ... → C = ... g/L. Écart avec valeur attendue : ... %.
Conclusion : méthode validée, écart < 5 %. Précautions clés : eau de cristallisation, pipette rincée, fiole ajustée au trait.

✅ Auto-évaluation

Bonus — Précision : pourquoi fiole et pipette plutôt qu'éprouvette ?

Une éprouvette de 100 mL a une précision de ± 1 mL (1 %). Une fiole jaugée de 100 mL : ± 0,1 mL (0,1 %), donc 10 fois plus précise. Idem pour pipette jaugée vs pipette graduée.

Verres mesureurs cuisine : ± 5-10 % typiquement. Pour la cuisine OK, pour la chimie / la pharmacie pas du tout.

Choix selon usage : ne pas utiliser un matériel plus précis que nécessaire (coûteux), mais ne jamais utiliser moins précis que la tolérance acceptée.

À retenir

📚 TP de fin de chapitre Ch09.