2nde NJPF•EG1 — Interprétation de phénomènes variés à l'aide de démarches et d'outils scientifiques•Chapitre 1

Solutions aqueuses, dissolution et concentration en masse

Distinguer solvant, soluté et solution. Préparer une solution par dissolution d'un soluté solide et calculer sa concentration en masse Cm = m/V. Préparer une solution par dilution et utiliser la relation de conservation C₁V₁ = C₂V₂. Mobiliser sur la préparation d'engrais soluble, d'eau de Javel et de bouillie bordelaise.

Durée

4 séances de 55 min

Objectifs

5 compétences visées

Référentiel

EG1 — 2nde Pro (Document d'accompagnement, mars 2022)

Compétences visées

→Distinguer solvant, soluté, solution
→Préparer une solution par dissolution avec une fiole jaugée
→Calculer une concentration en masse Cm = m / V
→Préparer une solution diluée et utiliser C₁V₁ = C₂V₂
→Mobiliser sur des préparations agricoles courantes

01Vocabulaire des solutions

Définition

Solvant, soluté et solution.Une solution est un mélange homogène1 seule phase. Réponse : homogène obtenu par dissolution d'un soluté dans un solvant (liquide majoritaire). Solution aqueuse = solvant eau.

Solution agricole	Solvant	Soluté
Eau salée	eau	sel (NaCl)
Engrais N-P-K soluble	eauRéponse : eau	nitrate, phosphate, potassium
Eau de Javel	eau	hypochlorite de sodium
Bouillie bordelaise	eau	sulfate de cuivreRéponse : sulfate de cuivre + chaux
Vinaigre blanc	eau	acide acétique

La quantité de soluté que peut dissoudre un solvant est limitée : c'est la solubilité. Au-delà, le soluté en excès se dépose au fond : solution saturée. Sel dans l'eau à 20 °C : ≈ 360 g/L.

02Concentration en masse

C_{m} = \frac{m}{V}

Cm : concentration en masse (g/L). m : masse soluté (g). V : volume FINAL de solution (L), pas volume de solvant ajouté.

Méthode — Préparer une solution par dissolution (fiole jaugée)

1Calculer la masse m de soluté à peser : m = Cm × V.
2Peser cette masse sur balance précise.
3Verser dans fiole jaugée, ajouter du solvant, agiterdissolution. Réponse : agiter.
4Compléter avec solvant jusqu'au trait de jauge (volume exact).
5Boucher et homogénéiser par retournements.

Exemple

Préparer 500 mL d'engrais à Cm = 4 g/L. m = 4 × 0,500 = 2Réponse : 2 g.

Saisie libre

Quelle masse de sulfate de cuivre pour 250 mL à Cm = 12 g/L (en grammes) ?

03Dilution d'une solution

Propriété — Conservation lors d'une dilution

Diluer = ajouter du solvant. Quantité de soluté inchangée, volume augmente, concentration diminuebaisse. Réponse : diminue. Loi : $C_{1} \times V_{1} = C_{2} \times V_{2}$ .

Méthode — Préparer une solution diluée

1Identifier C₁ (mère) et C₂ (fille visée).
2Choisir V₂ (volume final fille).
3Calculer V₁ = C₂ × V₂ / C₁.
4Prélever V₁ à la pipette jaugée, verser dans fiole de V₂.
5Compléter au trait de jauge avec eau.

Simulation — Échelle de teinte (sulfate de cuivre)

Compare le tube inconnu aux 5 étalons de concentration connue. Sélectionne l'étalon qui ressemble le plus, puis vérifie. C'est la technique de l'échelle de teinte, méthode simple de dosage colorimétrique.

⚙ TP interactif Simulation — Échelle de teinte (sulfate de cuivre) — accessible sur la version projetée du cours (à manipuler en classe).

Simulation — Effet d'une dilution

Avec le simulateur, observe comment la concentration finale diminue quand on ajoute de l'eau à un volume fixe de solution mère.

⚙ TP interactif Simulation — Effet d'une dilution — accessible sur la version projetée du cours (à manipuler en classe).

QCM

100 mL de solution à 20 g/L à diluer en solution à 5 g/L. Volume final V₂ ?

Exercices

Exercice 1— Calcul direct de Cm

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On dissout 15 g de sucre dans 250 mL d'eau (volume final 250 mL). Calculer la concentration en masse en g/L.

✓ Correction

Cm = 15 / 0,250 = 60 g/L.

Exercice 2— Préparer 2 L d'engrais

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Préparer 2 L d'engrais à Cm = 5 g/L. (a) Masse à peser. (b) Protocole en 4 étapes.

✓ Correction

(a) m = 5 × 2 = 10 g. (b) 1) Peser 10 g. 2) Verser dans fiole 2 L. 3) Ajouter ~1 L d'eau, agiter. 4) Compléter à 2 L, boucher, homogénéiser.

Exercice 3— Dilution bouillie bordelaise (problème ouvert)

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Bouillie concentrée à 200 g/L de cuivre, à diluer à 10 g/L pour traiter des vignes. (a) Quel volume prélever pour préparer 5 L de bouillie diluée ? (b) Avec une pipette 100 mL seulement, comment procéder ? (c) Quels EPI exiger ?

✓ Correction

(a) V₁ = 10 × 5 / 200 = 250 mL. (b) Prélever 100 + 100 + 50 mL, verser dans récipient 5 L, compléter avec 4,75 L d'eau. (c) Gants imperméables, lunettes, masque FFP3, combinaison, bottes. Local ventilé. Voir FDS.