Solutions chimiques et concentration | 2de Bac Pro
Les formules et les étapes sont indiquées pour chaque question. Utilise-les pour répondre.
| Mélange | Solvant | Soluté |
|---|---|---|
| Eau + sel de cuisine | ||
| White-spirit + résine de lasure | ||
| Eau + dégraissant |
| pH | Acide / Neutre / Basique |
|---|---|
| pH = 2 (décapant acide) | |
| pH = 7 (eau pure) | |
| pH = 11 (dégraissant) |
1. Eau + sel : solvant = eau, soluté = sel. | White-spirit + résine : solvant = white-spirit, soluté = résine. | Eau + dégraissant : solvant = eau, soluté = dégraissant.
2. pH 2 : acide. pH 7 : neutre. pH 11 : basique.
3. Gants nitrile + lunettes de protection (ou tablier).
1. \( V = 0{,}5\,\text{L} \) ; \( C_m = 40/0{,}5 = \mathbf{80\,\text{g/L}} \)
2. \( m = 30 \times 5 = \mathbf{150\,\text{g}} \)
3. \( V = 30/10 = \mathbf{3\,\text{L}} \)
Un technicien veut préparer 1 L d'une solution de dégraissant à \( C_m = 15\,\text{g/L} \).
| Ordre | Action |
|---|---|
| Agiter jusqu'à dissolution complète | |
| Peser la masse de dégraissant | |
| Compléter jusqu'au trait de jauge avec de l'eau distillée | |
| Introduire le dégraissant dans la fiole jaugée de 1 L | |
| Ajouter de l'eau distillée jusqu'aux 2/3 de la fiole |
1. \( m = 15 \times 1 = \mathbf{15\,\text{g}} \)
2. Ordre correct : ① Peser → ② Introduire → ③ Ajouter eau (2/3) → ④ Agiter → ⑤ Compléter.
3. L'eau du robinet contient des minéraux dissous qui peuvent fausser la concentration ou réagir avec le soluté. L'eau distillée est pure.
1. Une solution chimique est un mélange homogène d'un solvant (liquide présent en plus grande quantité, qui dissout) et d'un soluté (substance dissoute). La dissolution répartit le soluté de façon uniforme dans le solvant.
2. \( C_m = m/V \) avec \( C_m \) en g/L, \( m \) en grammes et \( V \) en litres.
3. La loi de dilution exprime la conservation de la masse de soluté lors d'une dilution. En diluant (en ajoutant du solvant), la concentration diminue mais la quantité de soluté reste identique.
4. pH = 11 → solution basique forte → irritante et corrosive pour la peau et les muqueuses. EPI : gants nitrile + lunettes. Efficacité sur les graisses : les bases saponifient les acides gras, ce qui solubilise les corps gras dans l'eau (saponification).
Un menuisier agenceur prépare un bain de traitement fongicide pour l'imprégnation de charpentes. La fiche technique indique une concentration d'utilisation de \( C_m = 25\,\text{g/L} \). Le produit concentré a une concentration \( C_1 = 500\,\text{g/L} \). Le bac a un volume \( V = 10\,\text{L} \).
1. \( m = C_m \times V = 25 \times 10 = \mathbf{250\,\text{g}} \)
2. \( V_1 = \dfrac{C_2 \times V_2}{C_1} = \dfrac{25 \times 10}{500} = \dfrac{250}{500} = \mathbf{0{,}5\,\text{L} = 500\,\text{mL}} \)
\( V_{eau} = V_2 - V_1 = 10 - 0{,}5 = \mathbf{9{,}5\,\text{L}} \)
3. \( m = C_1 \times V_1 = 500 \times 0{,}5 = 250\,\text{g} \) ✓ Égal à la masse calculée en question 1.
4. Protocole : ① Mettre les EPI (gants + lunettes, car pH = 9 → basique). ② Prélever 500 mL de fongicide concentré. ③ Verser dans le bac et ajouter 9,5 L d'eau distillée progressivement. ④ Agiter jusqu'à homogénéité. Précautions : manipuler en zone ventilée, étiqueter le bac avec la concentration et la date.
1. Dissolution : dispersion moléculaire du soluté dans le solvant (ex : résine de lasure dans le white-spirit). Dissociation ionique : séparation en ions dans l'eau (ex : sel de cuivre CuSO₄ → Cu²⁺ + SO₄²⁻ dans l'eau).
2. \( m_{ajout} = (C_{opt} - C_{actuelle}) \times V = (40 - 15) \times 300 = 25 \times 300 = \mathbf{7\,500\,\text{g} = 7{,}5\,\text{kg}} \)
3. Masse de soluté : \( m = 60 \times 20 = 1\,200\,\text{g} \). Nouvelle concentration : \( C_m = 1\,200 / 18 \approx \mathbf{66{,}7\,\text{g/L}} \). Conforme car 66,7 < 70 g/L ✓. Cependant, il faut surveiller car l'évaporation continue pourrait dépasser la limite.
4. ① Porter les EPI adaptés (gants, lunettes, tablier) avant toute manipulation. ② Travailler dans un espace ventilé ou sous hotte aspirante. ③ Ne jamais verser l'eau dans un acide concentré (risque d'éclaboussures) – toujours ajouter l'acide à l'eau. ④ Étiqueter tous les contenants avec le nom, la concentration, la date et les pictogrammes de danger. ⑤ En cas de contact avec la peau, rincer immédiatement à grande eau pendant 15 minutes et consulter.
Un responsable de production dans une entreprise de menuiserie industrielle gère un bain d'imprégnation de poteaux en bois. Le bac de 500 L contient initialement une solution de sel de cuivre (fongicide/insecticide) à \( C_m = 56\,\text{g/L} \). Après une semaine d'utilisation intensive, la concentration mesurée est \( C_{mesurée} = 42\,\text{g/L} \).
1. Début : \( m_i = 56 \times 500 = 28\,000\,\text{g} = 28\,\text{kg} \) | Fin : \( m_f = 42 \times 500 = 21\,000\,\text{g} = 21\,\text{kg} \)
2. Perte : \( m_{perte} = 28\,000 - 21\,000 = 7\,000\,\text{g} \). Volume absorbé par le bois : chaque poteau absorbe 2 L à 56 g/L → masse absorbée par poteau = \( 56 \times 2 = 112\,\text{g} \). Nombre de poteaux ≈ \( 7\,000 / 112 \approx \mathbf{62\,\text{poteaux}} \).
3. Masse à ajouter : \( m_{ajout} = (56 - 42) \times 500 = 14 \times 500 = 7\,000\,\text{g} \). Volume de solution concentrée : \( V_{ajout} = m/C_1 = 7\,000/1\,120 \approx 6{,}25\,\text{L} \). Volume d'eau à prélever = 6,25 L (pour maintenir le volume du bac à 500 L).
4. Après opération : volume = 500 L. Masse de soluté = \( m_f + m_{ajout} = 21\,000 + 7\,000 = 28\,000\,\text{g} \). \( C_m = 28\,000/500 = 56\,\text{g/L} \) ✓
5. ① Les eaux de rinçage et le contenu du bac en fin de vie ne doivent pas être rejetés dans les eaux usées ordinaires → confier à un collecteur agréé de déchets industriels dangereux (DID). ② Tenir un registre de suivi des déchets biocides (bordereau BSDD) conformément à la réglementation sur les déchets dangereux.