Philippe APLINCOURT
Master 1 MEEF Physique-Chimie




TD 3

Equilibres chimiques



Préparation de solutions aqueuses

En dissolvant des solides…
1.
* Ecrivons la réaction de dissolution du sulfate ferrique :

Fe2(SO4)3(s) = 2 Fe3+(aq) + 3 SO42–(aq)

Calcul de la quantité de matière de sulfate ferrique à dissoudre :

m(Fe 2 (SO 4 )3 ) 20,0 20,0
n= = = = 0,05 mol
M(Fe 2 (SO 4 )3 ) (2 * 55,8) + (3 * 32,1) + (12 * 16,0) 399,9
Le sulfate ferrique étant très soluble, on peut donc supposer que l’on obtiendra une solution limpide contenant
uniquement les ions Fe3+ et SO42–.


Dressons un tableau d’avancement. On supposera la réaction de dissolution totale :

mol Fe2(SO4)3 = 2 Fe3+ + 3 SO42–
Etat initial 0,05 - -
Etat équilibre  0,10 0,15

Calcul des concentrations en ions Fe3+ et SO42– :


Fe  = n(FeV ) = 00,10
3+
3+
A.N. : [Fe3+] = 0,2 mol.L-1
,5


SO  = n(SOV ) = 00,15
2−
2−
4
4
A.N. : [SO42–] = 0,3 mol.L-1
,5


* Ecrivons la réaction de dissolution du chlorure ferrique hexahydraté :

(FeCl3, 6 H2O)(s) = Fe3+(aq) + 3 Cl–(aq) + 6 H2O(l)

Calcul de la quantité de matière de chlorure ferrique hexahydraté à dissoudre :

m(FeCl3 ,6H 2 O ) 13,5 13,5
n= = = = 0,05 mol
M(FeCl3 ,6H 2 O ) 55,8 + (3 * 35,5) + (12 * 1,0) + (6 * 16,0) 270,3

La concentration de réactif que l’on cherche à dissoudre vaut donc C = n/V = 0,1 mol.L-1. Cette concentration est très
inférieure à la solubilité du chlorure ferrique hexahydraté (s = 5,67 mol.L-1). On obtiendra donc une solution limpide
contenant uniquement les ions Fe3+ et Cl–.
 Philippe APLINCOURT
Master 1 MEEF Physique-Chimie


Dressons un tableau d’avancement. On supposera la réaction de dissolution totale :

mol (FeCl3, 6 H2O)(s) = Fe3+ + 3 Cl–
Etat initial 0,05 - -
Etat équilibre  0,05 0,15

Calcul des concentrations en ions Fe3+ et SO42– :


Fe  = n(FeV ) = 00,05
3+
3+
A.N. : [Fe3+] = 0,1 mol.L-1
,5


Cl  = n(ClV ) = 00,15
−
−
A.N. : [Cl–] = 0,3 mol.L-1
,5


* Ecrivons la réaction de dissolution du chlorure de plomb :

PbCl2(s) = Pb2+(aq) + 2 Cl–(aq)

Calcul de la quantité de matière de chlorure de plomb à dissoudre :

m(PbCl 2 ) 10,0 10,0
n= = = = 3,6.10 − 2 mol
M(PbCl 2 ) 207,2 + (2 * 35,5) 278,2

La concentration de réactif que l’on cherche à dissoudre vaut donc C = n/V = 7,2.10-2 mol.L-1. Cette concentration est
supérieure à la solubilité du chlorure de plomb (s = 1,43.10-2 mol.L-1). On obtiendra donc une solution saturée
contenant des ions Pb2+ et Cl– ainsi que du solide PbCl2.

La quantité maximale de PbCl2 que l’on pourra dissoudre vaut n = s.V = 7,15.10-3 mol.
Dressons un tableau d’avancement.

mol PbCl2 = Pb2+ + 2 Cl–
Etat initial 3,6.10-2 – x - -
Etat équilibre 2,89.10-2 7,15.10-3 1,43.10-2

Calcul des concentrations en ions Pb2+ et Cl– :


Pb  = n(PbV ) = 7,150.,10
2+ −3
2+
A.N. : [Pb2+] = 1,43.10-2 mol.L-1
5


Cl  = n(ClV ) = 1,430.,105
− −2
−
A.N. : [Cl–] = 2,86.10-2 mol.L-1


Dans le milieu il reste également 2,89.10-2 mol de solide PbCl2 en excès.
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* Ecrivons la réaction de dissolution du glucose. Il s’agit ici d’un solide moléculaire :

C6H12O6(s) = C6H12O6(aq)

Calcul de la quantité de matière de glucose à dissoudre :

m(C 6 H12 O 6 ) 30,0 30
n= = = = 0,167 mol
M(C 6 H12 O 6 ) (6 * 12,0) + (12 * 1,0) + (6 * 16,0) 180

La concentration de réactif que l’on cherche à dissoudre vaut donc C = n/V = 0,333 mol.L-1. Cette concentration est
très inférieure à la solubilité du glucose (s = 4,99 mol.L-1). On obtiendra donc une solution limpide contenant du
glucose dissous.

Dressons un tableau d’avancement. On supposera la réaction de dissolution totale :

mol C6H12O6(s) = C6H12O6(aq)
Etat initial 0,333 -
Etat équilibre  0,333

La concentration en glucose dans la solution vaut donc [C6H12O6] = 0,333 mol.L-1


En dissolvant un liquide…
2.
La fraction massique en éthanol est définie comme suit :

m éthanol V . 14 * 0,789
w éthanol = = éthanol éthanol = A.N. : wéthanol = 0,113 = 11,3 %
m solution Vsolution . solution 100 * 0,976


La fraction molaire en éthanol est définie comme suit :

m éthanol m éthanol
n éthanol M éthanol M éthanol
x éthanol = = =
n eau + n éthanol m eau m éthanol m solution − m éthanol m éthanol
+ +
M eau M éthanol M eau M éthanol
Véthanol . éthanol 14 * 0,789

x éthanol =
M éthanol
=
(2 * 12,0) + (6 * 1,0) + 16,0
Vsolution . solution − Véthanol . éthanol Véthanol . éthanol 100 * 0,976 − 14 * 0,789 14 * 0,789
+ +
M eau M éthanol (2 * 1, 0 ) + 16,0 (2 * 12 ,0 ) + (6 * 1,0) + 16,0

A.N. : xéthanol = 0,048 = 4,8 %

La concentration en éthanol de cette solution vaut (la masse volumique est convertie en g.L-1) :

m éthanol
n éthanol M V . 14 * 789
C éthanol = = éthanol = éthanol éthanol = A.N. : Céthanol = 2,4 mol.L-1
Vsolution Vsolution M éthanol .Vsolution 46 * 100
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En diluant une solution commerciale...
3.
d = 1,16
 un litre de solution commerciale pèse 1160 g

titre massique = 32 %
 un litre de solution commerciale contient 0,32*1160 = 371,2 g d’acide chlorhydrique pur

On souhaite préparer un litre d’une solution contenant 0,1 mol d’acide chlorhydrique pur. La masse d’acide
chlorhydrique pur dans cette solution est donc égale à :

m = n.M = 0,1 * 36,5 = 3,65 g

Volume de solution commerciale à prélever :

3,65
Vcommercial = * 1000 A.N. : Vcommercial = 9,8 mL
371,2

Comme il n’est pas facile de prélever précisément un tel volume, on peut calculer la masse de solution commerciale
à prélever :

mcommercial = Vcommercial.commercial = 9,8 * 1,16 A.N. : mcommercial = 11,4 g

La solution sera préparée comme suit :

• Sous hotte, peser 11,4 g de solution commerciale dans une fiole jaugée de 1 L (utilisation d’une pipette
plastique pour effectuer le prélèvement depuis le flacon commercial).
• Compl?...