Solutions chimiques et concentration | 2nde Bac Pro | Physique-Chimie
Dernière mise à jour : 27 juillet 2026, 22:31
Préparer une solution par dissolution consiste à dissoudre un soluté (solide ou liquide) dans un solvant (souvent l'eau) pour obtenir un mélange homogène. Le volume final de la solution est noté \(V\) (en L ou mL). Les étapes clés : peser la masse \(m\) de soluté, dissoudre dans un peu de solvant, puis compléter jusqu'au volume \(V\) voulu.
Un technicien en nettoyage industriel prépare une solution désinfectante en dissolvant 25 g de chlorure de sodium (NaCl) dans de l'eau distillée pour obtenir 500 mL de solution.
Un laboratoire prépare 200 mL d'une solution de glucose en dissolvant 3,6 g de glucose dans de l'eau. Nommer les constituants de cette solution et préciser lequel est le soluté.
La solution contient deux constituants : le glucose (soluté — espèce dissoute) et l'eau (solvant — liquide dans lequel on dissout). La solution est aqueuse.
Un agent de maintenance prépare une solution de nettoyage en mélangeant 15 g de carbonate de sodium (Na₂CO₃) dans 250 mL d'eau. Il constate que la poudre disparaît après agitation.
Un peintre prépare un bain de traitement du bois en dissolvant 80 g d'un sel protecteur dans de l'eau pour obtenir 2,0 L de solution. Exprimer en mL le volume de la solution, puis en m³.
\(2{,}0\ \text{L} = 2\,000\ \text{mL}\)
\(2{,}0\ \text{L} = 2{,}0 \times 10^{-3}\ \text{m}^3\)
La concentration massique \(c_m\) d'une solution est la masse de soluté dissoute par unité de volume de solution :
\[c_m = \frac{m}{V}\]
avec \(m\) en grammes (g) et \(V\) en litres (L), donc \(c_m\) en g/L. On peut aussi l'exprimer en g/mL ou en mg/L selon le contexte.
Un chimiste dissout 12 g de sel dans 600 mL d'eau pour préparer une solution saline.
Une solution de chlorure de calcium utilisée pour le dégivrage contient 45 g de soluté dans 1,5 L. Calculer sa concentration massique.
\(c_m = \frac{m}{V} = \frac{45}{1{,}5} = \mathbf{30\ \text{g/L}}\)
Un technicien de laboratoire dispose d'une solution de concentration massique \(c_m = 50\ \text{g/L}\). Il souhaite en prélever 250 mL. Quelle masse de soluté ce prélèvement contient-il ?
On isole \(m\) : \(m = c_m \times V = 50 \times 0{,}250 = \mathbf{12{,}5\ \text{g}}\)
Une solution de glucose a une concentration massique de 18 g/L. Quel volume de solution contient 27 g de glucose ?
On isole \(V\) : \(V = \frac{m}{c_m} = \frac{27}{18} = \mathbf{1{,}5\ \text{L}}\)
L'étiquette d'un flacon de solution antiseptique indique : « concentration en principe actif : 10 g/L ». Un infirmier prélève 20 mL de cette solution. Calculer la masse de principe actif dans ce prélèvement.
\(V = 20\ \text{mL} = 0{,}020\ \text{L}\)
\(m = c_m \times V = 10 \times 0{,}020 = \mathbf{0{,}20\ \text{g}}\)
La dilution consiste à ajouter du solvant à une solution pour diminuer sa concentration. La quantité de soluté reste constante :
\[C_1 V_1 = C_2 V_2\]
Le facteur de dilution est \(f = \frac{V_2}{V_1} = \frac{C_1}{C_2}\).
On dilue 50 mL d'une solution de concentration \(C_1 = 2{,}0\ \text{mol/L}\) en ajoutant de l'eau pour obtenir 250 mL de solution finale. Calculer la concentration \(C_2\) de la solution diluée.
\(C_1 V_1 = C_2 V_2\)
\(C_2 = \frac{C_1 V_1}{V_2} = \frac{2{,}0 \times 0{,}050}{0{,}250} = \frac{0{,}10}{0{,}250} = \mathbf{0{,}40\ \text{mol/L}}\)
Un technicien de labo dispose d'une solution mère de concentration massique \(C_1 = 100\ \text{g/L}\). Il veut préparer 500 mL d'une solution fille à \(C_2 = 20\ \text{g/L}\). Quel volume \(V_1\) de solution mère doit-il prélever ?
\(V_1 = \frac{C_2 V_2}{C_1} = \frac{20 \times 0{,}500}{100} = \frac{10}{100} = \mathbf{0{,}100\ \text{L} = 100\ \text{mL}}\)
On prélève 100 mL de solution mère et on complète à 500 mL avec de l'eau.
Un produit de nettoyage concentré est dilué au 1/10. Sa concentration initiale est de 5,0 mol/L. Calculer la concentration de la solution diluée.
Facteur de dilution \(f = 10\), donc \(C_2 = \frac{C_1}{f} = \frac{5{,}0}{10} = \mathbf{0{,}50\ \text{mol/L}}\)
On mélange 20 mL d'une solution à \(C_1 = 3{,}0\ \text{mol/L}\) avec de l'eau distillée jusqu'à obtenir 300 mL. Calculer le facteur de dilution et la nouvelle concentration.
Facteur de dilution : \(f = \frac{V_2}{V_1} = \frac{300}{20} = 15\)
Nouvelle concentration : \(C_2 = \frac{C_1 V_1}{V_2} = \frac{3{,}0 \times 0{,}020}{0{,}300} = \mathbf{0{,}20\ \text{mol/L}}\)
Une solution est un mélange homogène composé de :
Si le solvant est l'eau, la solution est dite aqueuse.
Pour chacune des situations suivantes, identifier le soluté et le solvant :
Un menuisier prépare une lasure pour bois extérieur en mélangeant du pigment dans un solvant aqueux. La solution contient 30 % de pigment en masse et 70 % de solvant. Identifier le soluté et le solvant.
Le solvant est l'eau (70 %, espèce majoritaire). Le soluté est le pigment (30 %, espèce dissoute dans l'eau). La solution est aqueuse.
On lit sur une étiquette : « Solution aqueuse d'acide sulfurique à 96 % ». Identifier le soluté et le solvant. Cette solution est-elle aqueuse ?
C'est un cas limite. La règle vue à l'exercice 18 — le solvant est le constituant majoritaire — ne s'applique plus ici, puisque l'eau ne représente que 4 %.
L'étiquette parle malgré tout de « solution aqueuse » : par convention, on garde l'eau comme solvant et l'acide sulfurique H₂SO₄ comme soluté, parce que c'est l'acide que l'on a versé dans l'eau pour préparer la solution.
(Attention : à cette concentration, l'acide est très corrosif — et on verse toujours l'acide dans l'eau, jamais l'inverse.)
Classer les solutions suivantes comme « aqueuse » ou « non aqueuse » et identifier le solvant :
Le pH mesure l'acidité d'une solution sur une échelle de 0 à 14 :
— pH < 7 : solution acide
— pH = 7 : solution neutre
— pH > 7 : solution basique
La dilution rapproche le pH de 7 (une solution acide diluée devient moins acide).
Classer les solutions suivantes en acide, neutre ou basique :
| Solution | Vinaigre | Eau pure | Soude diluée | Jus de citron | Eau de Javel |
|---|---|---|---|---|---|
| pH mesuré | 3,0 | 7,0 | 12,5 | 2,5 | 11,5 |
| Nature | ? | ? | ? | ? | ? |
| Solution | Vinaigre | Eau pure | Soude | Jus de citron | Eau de Javel |
|---|---|---|---|---|---|
| pH | 3,0 | 7,0 | 12,5 | 2,5 | 11,5 |
| Nature | Acide | Neutre | Basique | Acide | Basique |
Un technicien mesure le pH d'une solution d'acide chlorhydrique : pH = 1,5. Il dilue cette solution au 1/10 (une part de solution pour neuf parts d'eau distillée). Le nouveau pH mesuré est 2,5.
Un menuisier utilise un décapant basique (pH = 13). Après rinçage à l'eau, le pH de l'eau de rinçage est mesuré successivement : 11, puis 9, puis 8.
La concentration molaire \(C\) (ou \(c\)) est le nombre de moles de soluté par litre de solution :
\[C = \frac{n}{V}\]
avec \(n\) en mol et \(V\) en L, donc \(C\) en mol/L (noté aussi mol·L⁻¹ ou M). Pour calculer le nombre de moles : \(n = \frac{m}{M}\) où \(M\) est la masse molaire (g/mol).
On dissout 5,85 g de chlorure de sodium NaCl dans de l'eau pour préparer 500 mL de solution. La masse molaire de NaCl est \(M = 58{,}5\ \text{g/mol}\).
Une solution d'acide chlorhydrique HCl a une concentration molaire \(C = 0{,}5\ \text{mol/L}\). Calculer le nombre de moles de HCl présent dans 300 mL de cette solution.
\(V = 300\ \text{mL} = 0{,}300\ \text{L}\)
\(n = C \times V = 0{,}5 \times 0{,}300 = \mathbf{0{,}15\ \text{mol}}\)
Une solution de soude (NaOH, \(M = 40\ \text{g/mol}\)) a une concentration molaire de \(0{,}25\ \text{mol/L}\). Calculer la masse de NaOH contenue dans 2,0 L de cette solution.
\(n = C \times V = 0{,}25 \times 2{,}0 = 0{,}50\ \text{mol}\)
\(m = n \times M = 0{,}50 \times 40 = \mathbf{20\ \text{g}}\)
Une solution de glucose (\(M = 180\ \text{g/mol}\)) est préparée en dissolvant 36 g dans de l'eau pour obtenir 1,0 L. Calculer la concentration molaire.
\(n = \frac{m}{M} = \frac{36}{180} = 0{,}20\ \text{mol}\)
\(C = \frac{n}{V} = \frac{0{,}20}{1{,}0} = \mathbf{0{,}20\ \text{mol/L}}\)