Solutions aqueuses et concentration | 1ère Bac Pro ICCER | Physique-Chimie
Dernière mise à jour : 5 août 2026, 14:15
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 et interpréter un pH
C5 – Identifier les risques liés aux produits chimiques ménagers/professionnels
C6 – Déterminer une quantité de matière par titrage (repérage de l'équivalence)
C1 — Concentration massique
À retenir : La concentration massique d'une solution est la masse de soluté dissoute par litre de solution :
\[c_m = \frac{m}{V}\]
avec \(m\) en grammes (g), \(V\) en litres (L) et \(c_m\) en g/L (ou g/mL, mg/L…).
Exercice 1 – Antigel dans un circuit de chauffage
Un technicien CVC ajoute 300 g d'antigel (éthylène glycol) dans 10 L de liquide caloporteur.
Calculer la concentration massique de l'antigel dans le circuit.
Un inhibiteur de corrosion est vendu en solution à \(c_m = 50\) g/L. Un installateur en prépare 5 L.
a) Calculer la masse d'inhibiteur contenue dans ces 5 L.
b) Exprimer cette masse en kg.
a) \(m = c_m \times V = 50 \times 5 = \mathbf{250}\) g
b) \(250 \text{ g} = 0{,}25\) kg
Exercice 3 – Concentration d'un détartrant
Un plombier prépare un bain de détartrage en dissolvant 120 g d'acide citrique dans 800 mL d'eau.
Calculer la concentration massique en g/L.
\(V = 800 \text{ mL} = 0{,}8 \text{ L}\)
\(c_m = \dfrac{120}{0{,}8} = \mathbf{150}\) g/L
Exercice 4 – Volume d'eau à ajouter
Un technicien dispose de 500 mL d'une solution concentrée à \(c_m = 200\) g/L. Il veut préparer une solution à \(c_m = 50\) g/L.
De quel volume final aura-t-il besoin ? (On utilisera la formule de conservation de masse : \(m = c_{m1} \times V_1 = c_{m2} \times V_2\))
Masse de soluté conservée : \(m = 200 \times 0{,}5 = 100\) g
\(V_2 = \dfrac{m}{c_{m2}} = \dfrac{100}{50} = \mathbf{2}\) L
Il faut compléter avec de l'eau pour atteindre 2 L au total.
C2 — Concentration molaire
Méthode La concentration molaire (ou molarité) est :
\[C = \frac{n}{V}\]
avec \(n\) en moles (mol), \(V\) en litres (L), \(C\) en mol/L (ou M).
Relation avec la concentration massique : \(c_m = C \times M\) où \(M\) est la masse molaire (g/mol).
Exercice 1 – Calcul de concentration molaire
On dissout \(n = 0{,}5\) mol de soude (NaOH) dans \(V = 250\) mL de solution.
Calculer la concentration molaire de cette solution.
Un technicien prépare 500 mL d'une solution de soude à \(C = 0{,}1\) mol/L. La masse molaire de NaOH est 40 g/mol.
Quelle masse de soude doit-il peser ?
Nombre de moles : \(n = C \times V = 0{,}1 \times 0{,}500 = 0{,}05\) mol
Masse : \(m = n \times M = 0{,}05 \times 40 = \mathbf{2}\) g de NaOH
Exercice 4 – Trouver le volume
On dispose d'une solution d'acide chlorhydrique à \(C = 2\) mol/L. Quel volume faut-il prélever pour obtenir \(n = 0{,}3\) mol de HCl ?
\(V = \dfrac{n}{C} = \dfrac{0{,}3}{2} = \mathbf{0{,}15}\) L = 150 mL
C3 — Dilution
Méthode Lors d'une dilution, la quantité de soluté est conservée :
\[C_1 \times V_1 = C_2 \times V_2\]
avec \(C_1, V_1\) : solution initiale (concentrée) ; \(C_2, V_2\) : solution finale (diluée).
On appelle facteur de dilution \(f = C_1/C_2 = V_2/V_1\).
Exercice 1 – Dilution simple
Un détartrant commercial est concentré à \(C_1 = 5\) mol/L. On prélève \(V_1 = 100\) mL et on les dilue pour obtenir \(V_2 = 500\) mL.
Calculer la concentration \(C_2\) de la solution diluée.
Un produit désinfectant de circuit de chauffage est vendu concentré à \(c_{m1} = 400\) g/L. La notice recommande une concentration d'utilisation de \(c_{m2} = 20\) g/L.
a) Calculer le facteur de dilution.
b) Si on prépare 2 L de solution prête à l'emploi, quel volume de concentré prélève-t-on ?
a) \(f = \dfrac{c_{m1}}{c_{m2}} = \dfrac{400}{20} = \mathbf{20}\) (dilution au 1/20ème)
b) \(V_1 = \dfrac{c_{m2} \times V_2}{c_{m1}} = \dfrac{20 \times 2}{400} = \dfrac{40}{400} = \mathbf{0{,}1}\) L = 100 mL
Exercice 4 – Dilutions successives
On réalise deux dilutions successives : d'abord au 1/10 (on prend 1 mL dans 10 mL), puis au 1/5. Quelle est la concentration finale si \(C_0 = 100\) mol/L ?
Plus le pH est éloigné de 7, plus la solution est acide ou basique.
Outils de mesure : papier pH, bandelette colorimétrique, pH-mètre numérique.
Exercice 1 – Interpréter des pH
Un technicien mesure le pH des produits suivants. Pour chacun, préciser s'il est acide, neutre ou basique :
Eau du circuit de chauffage : pH = 8,5
Détartrant : pH = 2
Eau distillée : pH = 7
Dégraissant industriel : pH = 12
Vinaigre blanc : pH = 3
pH = 8,5 → Basique (légèrement alcalin : normal pour un circuit de chauffage)
pH = 2 → Acide fort (détartrant acide)
pH = 7 → Neutre
pH = 12 → Basique fort (dégraissant alcalin corrosif)
pH = 3 → Acide
Exercice 2 – Contrôle de l'eau d'un circuit de chauffage
L'eau d'un circuit de chauffage doit avoir un pH compris entre 7,5 et 9 pour éviter la corrosion. Un technicien mesure pH = 6,5.
a) Le pH est-il dans la plage recommandée ?
b) L'eau est-elle plutôt acide ou basique ?
c) Que risque le circuit si ce pH est maintenu ?
a) Non, \(6{,}5 < 7{,}5\) : le pH est en dehors de la plage recommandée.
b) Légèrement acide (pH < 7).
c) Un pH acide favorise la corrosion des métaux (fer, cuivre, aluminium) des éléments du circuit : radiateurs, chaudière, tuyaux. Il faut traiter l'eau avec un inhibiteur alcalin.
Exercice 3 – Méthodes de mesure du pH
Citer et comparer trois méthodes de mesure du pH, en précisant leur précision et leur usage professionnel.
Méthode
Précision
Usage
Papier pH universel
±1 unité pH
Contrôle rapide sur chantier
Bandelette colorimétrique
0,5 unité pH
Contrôle qualité eau de circuit
pH-mètre numérique
0,01 unité pH
Mesure précise en laboratoire ou maintenance
C5 — Risques liés aux produits chimiques
Attention : Les produits chimiques utilisés en plomberie et chauffage (détartrants, dégraissants, inhibiteurs de corrosion, antigels) peuvent être dangereux : corrosifs, irritants, toxiques ou inflammables. Toujours lire les fiches de données de sécurité (FDS) et porter les EPI adaptés.
Exercice 1 – Lire les pictogrammes de danger
Un détartrant affiche les pictogrammes suivants : flamme (inflammable), losange rouge (oxydant), point d'exclamation (irritant). Expliquer les précautions à prendre lors de son utilisation.
Inflammable : éloigner des sources d'ignition (flamme nue, étincelles), ne pas fumer, stocker loin de la chaleur.
Oxydant : ne pas mélanger avec des matières combustibles, risque d'incendie ou d'explosion.
Irritant : porter des gants, lunettes de protection, travailler dans un espace ventilé, éviter le contact avec la peau et les yeux.
Exercice 2 – Risque de mélange de produits
Un technicien dégraisse un circuit avec un produit basique (pH = 12), puis rince insuffisamment avant d'appliquer un détartrant acide (pH = 2).
a) Quelle réaction chimique peut se produire lors du mélange acide-base ?
b) Quels risques cela peut-il entraîner ?
a) Une réaction de neutralisation acide-base, accompagnée d'un dégagement de chaleur (réaction exothermique).
b) Risques : projection du liquide bouillant ou en ébullition, dégagement de vapeurs irritantes voire toxiques (selon les produits), augmentation de pression dans un circuit fermé.
Bonne pratique : toujours rincer abondamment entre les traitements.
Exercice 3 – Stockage et élimination des produits
Un plombier chauffagiste utilise des produits de traitement d'eau (inhibiteur, antigel). Citer quatre règles à respecter pour leur stockage et leur élimination.
Stocker dans les emballages d'origine, fermés hermétiquement, loin de la chaleur et des sources d'ignition.
Ne jamais mélanger des produits de nature différente dans un même récipient.
Ne pas jeter dans les eaux usées sans traitement : certains antigels sont polluants et nécessitent une collecte spécialisée.
Conserver les fiches de données de sécurité (FDS) accessibles sur le lieu de stockage.
Exercice 4 – EPI adaptés
Un technicien doit vider et nettoyer un circuit de chauffage avec un détartrant acide (pH = 1,5).
Citer et justifier les équipements de protection individuelle (EPI) nécessaires.
Gants résistants aux acides (nitrile ou néoprène) → protéger les mains contre les brûlures chimiques.
Lunettes de protection étanches → protéger les yeux des projections d'acide.
Tablier ou combinaison résistante aux acides → protéger le corps et les vêtements.
Chaussures de sécurité → protéger les pieds des projections.
Masque ou travail dans un espace ventilé → éviter l'inhalation de vapeurs acides irritantes.
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 1
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 ?
Un technicien titre 25 mL d'un produit détartrant (acide) avec de la soude à 0,20 mol/L. Il ajoute un indicateur coloré (phénolphtaléine). La solution reste incolore puis vire au rose pour \(V_{eq} = 12{,}5\) mL.
Pourquoi la solution vire-t-elle au rose à l'équivalence ?
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. Le virage au rose indique que tout l'acide a réagi et qu'on commence à avoir un excès de base → c'est l'équivalence.