Calculer juste en chimie

Objectifs et repères du chapitre

OUTILS DU CHIMISTE - Quantités, concentrations, stœchiométrie et contrôles

Objectif du chapitre

Passer d’un énoncé à une grandeur calculable sans perdre les espèces, les unités ni le sens chimique.

Ce que tu vas apprendre

  • traduire une masse, un volume, une concentration ou un volume gazeux en quantité de matière ;

  • préparer une solution par dissolution ou dilution et distinguer concentration apportée et concentration effective ;

  • équilibrer une transformation, construire un tableau d’avancement et identifier le réactif limitant ;

  • calculer une composition, une pureté, un rendement et contrôler l’ordre de grandeur ;

  • rédiger un calcul de concours : relation littérale, unités compatibles, valeur, contrôle et conclusion.

Repères pour le concours

Les rapports sanctionnent régulièrement les conversions silencieuses, les volumes laissés en millilitres dans une relation en unités SI, les coefficients stœchiométriques ignorés et les rendements supérieurs à 100 %. Les sujets récents demandent rarement une technicité mathématique élevée : la différence se fait sur la modélisation, la rigueur des espèces et le contrôle final.

Le réflexe qui gouverne tout le chapitre

Pictogramme AOS Planifier.
Planifier avant de calculer permet de contrôler chaque étape.

Une chaîne en cinq maillons

Avant la calculatrice, écris toujours : donnée→grandeur chimique→relation littérale→unités compatibles→contrôle.\boxed{\text{donnée}}\longrightarrow \boxed{\text{grandeur chimique}}\longrightarrow \boxed{\text{relation littérale}}\longrightarrow \boxed{\text{unités compatibles}}\longrightarrow \boxed{\text{contrôle}}. Si le résultat paraît faux, remonte la chaîne jusqu’au premier maillon incohérent. Cette manière de décortiquer le problème est plus fiable que de chercher une autre formule au hasard.

Diagnostic de départ — 12 minutes

Sans regarder le cours :

  1. Convertir 25,0mL25{,}0\ \mathrm{mL} en L\mathrm{L} puis en m3\mathrm{m^3}.

  2. Calculer la quantité de matière contenue dans 5,85g5{,}85\ \mathrm{g} de NaCl, avec M=58,5g⋅mol−1M=58{,}5\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}.

  3. Une solution contient 2,0mmol2{,}0\ \mathrm{mmol} dans 50,0mL50{,}0\ \mathrm{mL}. Donner cc en mol⋅L−1\mathrm{mol\cdot L^{-1}}.

  4. On prélève 10,0mL10{,}0\ \mathrm{mL} d’une solution à 0,50mol⋅L−10{,}50\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} et on complète à 100,0mL100{,}0\ \mathrm{mL}. Quelle est la concentration finale ?

  5. Équilibrer : Al(s)+O2(g)→Al2O3(s)\mathrm{Al(s)}+\mathrm{O_2(g)}\longrightarrow\mathrm{Al_2O_3(s)}.

  6. Pour 2A+B→C2\,\mathrm A+\mathrm B\to\mathrm C, on mélange n0(A)=0,30moln_0(A)=0{,}30\ \mathrm{mol} et n0(B)=0,10moln_0(B)=0{,}10\ \mathrm{mol}. Quel réactif limite ?

  7. Un protocole prévoit 4,00g4{,}00\ \mathrm{g} de produit et en isole 3,20g3{,}20\ \mathrm{g}. Calculer le rendement.

  8. Un résultat c=−0,12mol⋅L−1c=-0{,}12\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} peut-il être accepté ? Justifier en une phrase.

Correction du diagnostic

Une correction de diagnostic ne sert pas seulement à afficher huit résultats. Elle doit te permettre de repérer la première ligne à laquelle ton raisonnement s’écarte de la bonne route. Pour chaque question, compare donc successivement la grandeur choisie, la relation, la conversion et le contrôle final.

  1. Volume. Le préfixe milli signifie 10−310^{-3} : 25,0mL=25,0×10−3L=2,50×10−2L.25{,}0\ \mathrm{mL}=25{,}0\times10^{-3}\ \mathrm{L}=2{,}50\times10^{-2}\ \mathrm{L}. Puis 1L=10−3m31\ \mathrm{L}=10^{-3}\ \mathrm{m^3}, donc 2,50×10−2L=2,50×10−5m3.2{,}50\times10^{-2}\ \mathrm{L}=2{,}50\times10^{-5}\ \mathrm{m^3}. Contrôle : un volume exprimé en mètres cubes porte ici un exposant plus négatif que le même volume exprimé en litres.

  2. Masse vers quantité de matière. La donnée MM est une masse par mole. La relation qui élimine les grammes est donc n=mM=5,85g58,5g⋅mol−1=0,100mol.n=\frac{m}{M}=\frac{5{,}85\ \mathrm{g}}{58{,}5\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}}=0{,}100\ \mathrm{mol}. Le piège classique consiste à multiplier mm par MM : l’unité obtenue serait alors g2⋅mol−1\mathrm{g^2\cdot mol^{-1}}, ce qui révèle immédiatement l’erreur.

  3. Concentration. On convertit les deux données avant de remplacer : n=2,0×10−3mol,V=50,0×10−3L.n=2{,}0\times10^{-3}\ \mathrm{mol},\qquad V=50{,}0\times10^{-3}\ \mathrm{L}. Ainsi c=nV=2,0×10−350,0×10−3=4,0×10−2mol⋅L−1.c=\frac nV=\frac{2{,}0\times10^{-3}}{50{,}0\times10^{-3}}=4{,}0\times10^{-2}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Les deux facteurs 10−310^{-3} ne sont pas oubliés : ils se simplifient.

  4. Dilution. Ajouter de l’eau ne modifie pas la quantité de soluté contenue dans la prise d’essai. On écrit donc, avant tout calcul, ciVi=cfVf.c_iV_i=c_fV_f. D’où cf=ciViVf=0,50×10,0100,0=0,050mol⋅L−1.c_f=\frac{c_iV_i}{V_f}=\frac{0{,}50\times10{,}0}{100{,}0}=0{,}050\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Ici les deux volumes peuvent rester en millilitres car ils interviennent dans un rapport. Contrôle : le volume est multiplié par dix, donc la concentration est divisée par dix.

  5. Équation ajustée. On conserve séparément les atomes Al et O. La plus petite écriture entière est 4Al(s)+3O2(g)→2Al2O3(s).4\,\mathrm{Al(s)}+3\,\mathrm{O_2(g)}\longrightarrow2\,\mathrm{Al_2O_3(s)}. On vérifie : quatre Al de chaque côté et six O de chaque côté. On ne modifie jamais les indices dans les formules chimiques pour ajuster une équation.

  6. Réactif limitant. Les quantités brutes ne se comparent pas directement puisque deux moles de A sont consommées pour une mole de B. On compare les avancements accessibles : n0(A)2=0,15mol,n0(B)1=0,10mol.\frac{n_0(A)}2=0{,}15\ \mathrm{mol},\qquad \frac{n_0(B)}1=0{,}10\ \mathrm{mol}. La plus petite valeur impose ξmax\xi_{\max} : B est limitant et ξmax=0,10mol\xi_{\max}=0{,}10\ \mathrm{mol}.

  7. Rendement. La valeur prévue est au dénominateur et la valeur isolée au numérateur : η=mobtenumprévu=3,204,00=0,800=80,0%.\eta=\frac{m_{\mathrm{obtenu}}}{m_{\mathrm{prévu}}}=\frac{3{,}20}{4{,}00}=0{,}800=80{,}0\,\%. Contrôle : 3,20<4,003{,}20<4{,}00, donc le rendement doit être inférieur à 100%100\,\%.

  8. Résultat physiquement impossible. Non : une concentration ne peut pas être négative. Le bon réflexe n’est pas de supprimer le signe moins, mais de revenir à la première ligne qui peut l’avoir créé : sens de la soustraction, signe du coefficient stœchiométrique, domaine du modèle ou donnée mal recopiée.

APRÈS LE DIAGNOSTIC · CHOISIS TON POINT DE REPRISE

Interprétation du diagnostic de départ
0 à 3 réponses sûres Reprendre les sections 1 à 5, exemples compris, puis refaire le diagnostic sans notes.
4 à 6 réponses sûres Lire les vigilances, refaire seulement les questions manquées, puis résoudre les problèmes A, C et F.
7 ou 8 réponses sûres Passer directement aux cinq problèmes-bilan de fin de chapitre ; une réponse juste mais non rédigée ne compte pas encore comme une maîtrise concours.

1. Les unités ne sont pas une décoration

Je comprends. Une valeur numérique ne prend sens qu’avec sa grandeur et son unité. Dans une relation, toutes les unités doivent appartenir à un même système cohérent. Au concours, on peut calculer en litres si la constante est exprimée avec des litres ; on convertit en mètres cubes si l’on emploie R=8,314J⋅mol−1⋅K−1R=8{,}314\ \mathrm{J\cdot mol^{-1}\cdot K^{-1}} avec une pression en pascals.

Relations et unités usuelles
Grandeur Relation ou définition Unité usuelle
masse mm grandeur extensive g\mathrm{g} ou kg\mathrm{kg}
quantité nn nombre d’entités rapporté à NAN_{\mathrm A} mol\mathrm{mol}
volume VV espace occupé L\mathrm{L} ou m3\mathrm{m^3}
concentration cc n/Vn/V mol⋅L−1\mathrm{mol\cdot L^{-1}}
concentration massique γ\gamma m/Vm/V g⋅L−1\mathrm{g\cdot L^{-1}}
pression pp force par aire Pa\mathrm{Pa} ou bar\mathrm{bar}
température TT T/K=θ/∘C+273,15T/\mathrm{K}=\theta/{}^\circ\mathrm C+273{,}15 K\mathrm{K}

Écrire une conversion que le correcteur peut suivre

Ne fais pas disparaître l’unité pendant la conversion : 2,50mL=2,50×10−3L,1,20g⋅mL−1=1,20×103g⋅L−1.2{,}50\ \mathrm{mL}=2{,}50\times10^{-3}\ \mathrm{L}, \qquad 1{,}20\ \mathrm{g\cdot mL^{-1}}=1{,}20\times10^3\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}. Une conversion de volume porte le cube de la conversion de longueur : 1m3=103L1\ \mathrm{m^3}=10^3\ \mathrm{L}.

Combien d’ions dans une gélule ?

Une gélule contient 325mg325\ \mathrm{mg} de chlorure de sodium. Calculer la quantité de matière de NaCl puis le nombre d’ions chlorure libérés par dissolution complète. On donne M(NaCl)=58,44g⋅mol−1M(\mathrm{NaCl})=58{,}44\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}} et NA=6,022×1023mol−1N_{\mathrm A}=6{,}022\times10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}.

Démarche visible

Données et inconnue. m=325mg=0,325gm=325\ \mathrm{mg}=0{,}325\ \mathrm{g} ; une entité NaCl fournit un ion Cl−\mathrm{Cl^-}. Choix de méthode. La masse molaire relie masse et quantité : n=m/Mn=m/M. Relation littérale. n(NaCl)=m/Mn(\mathrm{NaCl})=m/M, puis N(Cl−)=n(NaCl)NAN(\mathrm{Cl^-})=n(\mathrm{NaCl})N_{\mathrm A}. Application numérique. n=0,32558,44=5,56×10−3mol,N=5,56×10−3×6,022×1023=3,35×1021.n=\frac{0{,}325}{58{,}44}=5{,}56\times10^{-3}\ \mathrm{mol}, \qquad N=5{,}56\times10^{-3}\times6{,}022\times10^{23}=3{,}35\times10^{21}. Contrôle d’unité et de sens. g/(g⋅mol−1)=mol\mathrm{g}/(\mathrm{g\cdot mol^{-1}})=\mathrm{mol} ; le nombre d’entités est sans unité. Conclusion. La gélule libère 5,56mmol5{,}56\ \mathrm{mmol}, soit environ 3,35×10213{,}35\times10^{21} ions chlorure.

Même geste, données nouvelles

Une dose contient 1,00g1{,}00\ \mathrm{g} de glucose C6H12O6\mathrm{C_6H_{12}O_6}, de masse molaire 180,2g⋅mol−1180{,}2\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}. Calculer nn puis le nombre de molécules. La correction se trouve avec les exercices directs, question 1.

2. Quantité de matière, masse molaire et composition

Pour une espèce pure, n=mM,N=nNA.n=\frac mM,\qquad N=nN_{\mathrm A}. La masse molaire moléculaire est la somme des masses molaires atomiques, avec les indices comme multiplicateurs. Pour un mélange, la fraction molaire de ii vaut xi=ni/ntotx_i=n_i/n_{\mathrm{tot}} et vérifie ∑ixi=1\sum_i x_i=1.

Le composé hydraté n’est pas le composé anhydre

Dans CuSO4⋅5H2O\mathrm{CuSO_4\cdot5H_2O}, la masse molaire inclut cinq molécules d’eau. Une pesée du solide hydraté ne donne pas la même quantité de CuSO4\mathrm{CuSO_4} qu’une pesée égale de solide anhydre.

Déterminer un taux de pureté

Un prélèvement de 2,50g2{,}50\ \mathrm{g} d’un solide commercial contient 2,15g2{,}15\ \mathrm{g} de principe actif. Déterminer le titre massique puis la masse de solide commercial nécessaire pour disposer de 4,00g4{,}00\ \mathrm{g} de principe actif.

Distinguer masse du mélange et masse de l’espèce

Relation littérale. Le titre massique est w=mactif/mmélangew=m_{\mathrm{actif}}/m_{\mathrm{mélange}}. Application numérique. w=2,15/2,50=0,860w=2{,}15/2{,}50=0{,}860, soit 86,0%86{,}0\,\%. Pour la nouvelle prise, mactif=wmmélangem_{\mathrm{actif}}=wm_{\mathrm{mélange}}, donc mmélange=4,00/0,860=4,65gm_{\mathrm{mélange}}=4{,}00/0{,}860=4{,}65\ \mathrm{g}. Contrôle d’unité et de sens. Un titre est sans unité et compris entre 0 et 1. La masse commerciale doit dépasser la masse active : 4,65>4,004{,}65>4{,}00. Conclusion. Il faut peser 4,65g4{,}65\ \mathrm{g} du produit commercial.

3. Solutions : dissoudre, diluer, ne pas confondre

La concentration apportée d’un soluté est c=nintroduitVsolution.c=\frac{n_{\mathrm{introduit}}}{V_{\mathrm{solution}}}. Une dissolution ionique crée plusieurs espèces. Ainsi, si ZnCl2\mathrm{ZnCl_2} se dissocie complètement, ZnCl2(s)→Zn2+(aq)+2Cl−(aq),\mathrm{ZnCl_2(s)}\longrightarrow\mathrm{Zn^{2+}(aq)}+2\,\mathrm{Cl^-(aq)}, alors [Zn2+]=c[\mathrm{Zn^{2+}}]=c et [Cl−]=2c[\mathrm{Cl^-}]=2c. La concentration du soluté apporté et celle de chaque ion ne sont donc pas interchangeables.

Lors d’une dilution, la quantité de soluté prélevée se conserve : cmVp=cfVf,F=cmcf=VfVp.c_{\mathrm m}V_{\mathrm p}=c_{\mathrm f}V_{\mathrm f}, \qquad F=\frac{c_{\mathrm m}}{c_{\mathrm f}}=\frac{V_{\mathrm f}}{V_{\mathrm p}}.

Dissolution du chlorure de zinc

On dissout 1,36g1{,}36\ \mathrm{g} de ZnCl2\mathrm{ZnCl_2}, de masse molaire 136,3g⋅mol−1136{,}3\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}, pour préparer 250,0mL250{,}0\ \mathrm{mL} de solution. Calculer cc, [Zn2+][\mathrm{Zn^{2+}}] et [Cl−][\mathrm{Cl^-}].

Équation d’abord, concentrations ensuite

Données et inconnue. m=1,36gm=1{,}36\ \mathrm{g}, M=136,3g⋅mol−1M=136{,}3\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}, V=0,2500LV=0{,}2500\ \mathrm{L}. Relation littérale. n=m/Mn=m/M, puis c=n/Vc=n/V. L’équation de dissolution donne les facteurs stœchiométriques 1 et 2. Application numérique. n=9,98×10−3mol,c=3,99×10−2mol⋅L−1.n=9{,}98\times10^{-3}\ \mathrm{mol},\qquad c=3{,}99\times10^{-2}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Donc [Zn2+]=3,99×10−2mol⋅L−1[\mathrm{Zn^{2+}}]=3{,}99\times10^{-2}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} et [Cl−]=7,98×10−2mol⋅L−1[\mathrm{Cl^-}]=7{,}98\times10^{-2}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Contrôle d’unité et de sens. La neutralité électrique exige 2[Zn2+]=[Cl−]2[\mathrm{Zn^{2+}}]=[\mathrm{Cl^-}] : elle est vérifiée.

Dilution à construire

À partir de cette solution, préparer 100,0mL100{,}0\ \mathrm{mL} d’une solution à 9,98×10−3mol⋅L−19{,}98\times10^{-3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Calculer le volume à prélever et nommer la verrerie jaugée.

Correction immédiate

C1V1=C2V2C_1V_1=C_2V_2, donc V1=(9,98×10−3×100,0)/(3,99×10−2)=25,0mLV_1=(9{,}98\times10^{-3}\times100{,}0)/(3{,}99\times10^{-2})=25{,}0\ \mathrm{mL}. Prélever avec une pipette jaugée de 25,0mL25{,}0\ \mathrm{mL}, transférer dans une fiole jaugée de 100,0mL100{,}0\ \mathrm{mL}, puis compléter au trait.

4. Gaz parfaits : choisir un système d’unités cohérent

À pression modérée, un gaz peut être modélisé par pV=nRT.pV=nRT. Avec R=8,314J⋅mol−1⋅K−1R=8{,}314\ \mathrm{J\cdot mol^{-1}\cdot K^{-1}}, utiliser pp en pascals, VV en mètres cubes et TT en kelvins. On peut aussi utiliser une autre valeur de RR si toutes les unités sont adaptées : le choix est libre, le mélange ne l’est pas.

Volume de dioxygène

Quelle quantité de dioxygène contient un sac de 2,00L2{,}00\ \mathrm{L} à 1,05bar1{,}05\ \mathrm{bar} et 25,0∘C25{,}0\,{}^\circ\mathrm C ?

Trois conversions avant une formule

Données et inconnue. p=1,05×105Pap=1{,}05\times10^5\ \mathrm{Pa} ; V=2,00×10−3m3V=2{,}00\times10^{-3}\ \mathrm{m^3} ; T=298,15KT=298{,}15\ \mathrm{K}. Relation littérale. n=pV/(RT)n=pV/(RT). Application numérique. n=(1,05×105×2,00×10−3)/(8,314×298,15)=8,47×10−2moln=(1{,}05\times10^5\times2{,}00\times10^{-3})/(8{,}314\times298{,}15)=8{,}47\times10^{-2}\ \mathrm{mol}. Contrôle d’unité et de sens. Pa⋅m3=J\mathrm{Pa\cdot m^3}=\mathrm{J}, donc J/(J⋅mol−1)=mol\mathrm{J}/(\mathrm{J\cdot mol^{-1}})=\mathrm{mol}. Conclusion. Le sac contient 84,7mmol84{,}7\ \mathrm{mmol} de dioxygène.

5. Stœchiométrie et avancement

Pour aA+bB→cC+dD,a\,\mathrm A+b\,\mathrm B\longrightarrow c\,\mathrm C+d\,\mathrm D, une variation d’avancement ξ\xi modifie les quantités de −aξ-a\xi, −bξ-b\xi, +cξ+c\xi et +dξ+d\xi. Le tableau d’avancement n’est pas un rituel : il rend visibles les coefficients et empêche de comparer directement des quantités qui ne réagissent pas mole pour mole.

Tableau d’avancement générique de la réaction aA + bB → cC + dD
État du système A B C D
initial nA,0n_{A,0} nB,0n_{B,0} nC,0n_{C,0} nD,0n_{D,0}
variation −aξ-a\xi −bξ-b\xi +cξ+c\xi +dξ+d\xi
final nA,0−aξn_{A,0}-a\xi nB,0−bξn_{B,0}-b\xi nC,0+cξn_{C,0}+c\xi nD,0+dξn_{D,0}+d\xi

Si la transformation est totale, ξmax=min(nA,0a,nB,0b).\xi_{\max}=\min\left(\frac{n_{A,0}}a,\frac{n_{B,0}}b\right). Le rendement compare une quantité réellement obtenue à la quantité théorique pour le même produit : η=nproduit,expnproduit,th.\eta=\frac{n_{\mathrm{produit,exp}}}{n_{\mathrm{produit,th}}}.

Réactif limitant et masse produite

On fait réagir 5,40g5{,}40\ \mathrm{g} d’aluminium avec 8,00g8{,}00\ \mathrm{g} de dioxygène selon 4Al(s)+3O2(g)→2Al2O3(s)4\,\mathrm{Al(s)}+3\,\mathrm{O_2(g)}\longrightarrow2\,\mathrm{Al_2O_3(s)}. Données : M(Al)=27,0g⋅mol−1M(\mathrm{Al})=27{,}0\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}} ; M(O2)=32,0g⋅mol−1M(\mathrm{O_2})=32{,}0\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}} ; M(Al2O3)=102g⋅mol−1M(\mathrm{Al_2O_3})=102\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}.

Comparer les avancements possibles

Données et inconnue. n0(Al)=5,40/27,0=0,200moln_0(\mathrm{Al})=5{,}40/27{,}0=0{,}200\ \mathrm{mol} ; n0(O2)=8,00/32,0=0,250moln_0(\mathrm{O_2})=8{,}00/32{,}0=0{,}250\ \mathrm{mol}. Choix de méthode. On compare n0/νn_0/\nu : 0,200/4=0,05000{,}200/4=0{,}0500 et 0,250/3=0,0833mol0{,}250/3=0{,}0833\ \mathrm{mol}. L’aluminium donne le plus petit avancement. Relation littérale. ξmax=0,0500mol\xi_{\max}=0{,}0500\ \mathrm{mol} et n(Al2O3)=2ξmaxn(\mathrm{Al_2O_3})=2\xi_{\max}. Application numérique. n=0,100moln=0{,}100\ \mathrm{mol}, donc m=0,100×102=10,2gm=0{,}100\times102=10{,}2\ \mathrm{g}. Contrôle d’unité et de sens. La masse de produit peut dépasser la masse d’aluminium car elle incorpore l’oxygène. La masse totale initiale est 13,4g13{,}4\ \mathrm{g}, donc 10,2g10{,}2\ \mathrm{g} reste plausible. Conclusion. L’aluminium limite et la masse théorique d’alumine vaut 10,2g10{,}2\ \mathrm{g}.

Trois comparaisons différentes

  • Le réactif limitant se trouve avec n0/νn_0/\nu, pas avec la plus petite masse.

  • Le rendement compare réel et théorique, pas produit et réactif.

  • La pureté compare l’espèce recherchée et l’échantillon, avant même la réaction.

6. Banque d’entraînement — questions directes

Exercice 1 - Glucose d’une ration

Calculer la quantité de matière et le nombre de molécules dans 1,00g1{,}00\ \mathrm{g} de glucose, M=180,2g⋅mol−1M=180{,}2\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}.

Correction de l’exercice 1 - Glucose d’une ration

Données et inconnue. On cherche d’abord une quantité de matière, puis un nombre d’entités. Les données sont m=1,00gm=1{,}00\ \mathrm{g}, M=180,2g⋅mol−1M=180{,}2\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}} et NA=6,022×1023mol−1N_{\mathrm A}=6{,}022\times10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}.

Relation littérale. La masse molaire indique la masse d’une mole : n=m/Mn=m/M. Le nombre de molécules vaut ensuite N=nNAN=nN_{\mathrm A}.

Application numérique. n=1,00180,2=5,55×10−3mol,N=5,55×10−3×6,022×1023=3,34×1021.n=\frac{1{,}00}{180{,}2}=5{,}55\times10^{-3}\ \mathrm{mol}, \qquad N=5{,}55\times10^{-3}\times6{,}022\times10^{23} =3{,}34\times10^{21}. Contrôle d’unité et de sens. Dans m/Mm/M, les grammes se simplifient et il reste des moles. Dans nNAnN_{\mathrm A}, les moles se simplifient : NN est un nombre d’entités, sans unité. Conclusion. La ration contient environ 5,55mmol5{,}55\ \mathrm{mmol}, soit 3,34×10213{,}34\times10^{21} molécules de glucose.

Exercice 2 - Dilution du chlorure de zinc

Déterminer le volume de solution mère à 3,99×10−2mol⋅L−13{,}99\times10^{-2}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} à prélever pour préparer 100,0mL100{,}0\ \mathrm{mL} à 9,98×10−3mol⋅L−19{,}98\times10^{-3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Nommer la verrerie.

Correction de l’exercice 2 - Dilution du chlorure de zinc

Données et inconnue. cm=3,99×10−2mol⋅L−1c_m=3{,}99\times10^{-2}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}, cf=9,98×10−3mol⋅L−1c_f=9{,}98\times10^{-3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} et Vf=100,0mLV_f=100{,}0\ \mathrm{mL}.

Relation littérale. L’ajout d’eau conserve la quantité de soluté prélevée : cmVp=cfVfc_mV_p=c_fV_f. On isole l’inconnue avant de remplacer : Vp=cfVfcm.V_p=\frac{c_fV_f}{c_m}. Application numérique. Vp=9,98×10−3×100,03,99×10−2=25,0mL.V_p=\frac{9{,}98\times10^{-3}\times100{,}0}{3{,}99\times10^{-2}} =25{,}0\ \mathrm{mL}. Les concentrations étant exprimées dans la même unité, les millilitres peuvent être conservés dans ce rapport. On utilise une pipette jaugée de 25,0mL25{,}0\ \mathrm{mL} et une fiole jaugée de 100,0mL100{,}0\ \mathrm{mL}.

Contrôle d’unité et de sens. Le facteur de dilution vaut F=cm/cf≃4,00F=c_m/c_f\simeq4{,}00 ; le prélèvement doit donc être le quart du volume final : 100,0/4=25,0mL100{,}0/4=25{,}0\ \mathrm{mL}.

Exercice 3 - Concentration analytique en acide chlorhydrique

Une solution aqueuse a été préparée avec 7,30g7{,}30\ \mathrm{g} de chlorure d’hydrogène HCl par litre de solution. Avec M(HCl)=36,5g⋅mol−1M(\mathrm{HCl})=36{,}5\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}, calculer la concentration analytique apportée cc en HCl.

Correction de l’exercice 3 - Concentration analytique en acide chlorhydrique

Données et inconnue. La donnée 7,30g⋅L−17{,}30\ \mathrm{g\cdot L^{-1}} est la concentration massique apportée, notée γ\gamma, et non une masse isolée.

Relation littérale. Comme γ=cM\gamma=cM, on a c=γ/Mc=\gamma/M. Application numérique. c=7,30g⋅L−136,5g⋅mol−1=0,200mol⋅L−1.c=\frac{7{,}30\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}}{36{,}5\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}} =0{,}200\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Contrôle d’unité et de sens. g⋅L−1/g⋅mol−1=mol⋅L−1\mathrm{g\cdot L^{-1}}/\mathrm{g\cdot mol^{-1}}=\mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Une confusion entre γ\gamma et cc aurait laissé des grammes dans l’unité finale.

Conclusion. La concentration analytique apportée vaut c=0,200mol⋅L−1c=0{,}200\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Elle ne doit pas être confondue avec la concentration de molécules HCl : dans l’eau, l’acide chlorhydrique est pratiquement totalement dissocié en H3O+(aq)\mathrm{H_3O^+(aq)} et Cl−(aq)\mathrm{Cl^-(aq)}.

Exercice 4 - Hydrate

Calculer M(MgSO4⋅7H2O)M(\mathrm{MgSO_4\cdot7H_2O}) avec M(MgSO4)=120,4g⋅mol−1M(\mathrm{MgSO_4})=120{,}4\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}} et M(H2O)=18,0g⋅mol−1M(\mathrm{H_2O})=18{,}0\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}.

Correction de l’exercice 4 - Hydrate

Choix de méthode. Une entité formulaire de MgSO4⋅7H2O\mathrm{MgSO_4\cdot7H_2O} associe une unité MgSO4\mathrm{MgSO_4} à sept molécules d’eau. On additionne donc leurs contributions molaires. Application numérique. M=120,4+7×18,0=246,4g⋅mol−1.M=120{,}4+7\times18{,}0=246{,}4\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}. Contrôle d’unité et de sens. Le point de l’hydrate décrit une association stœchiométrique. Il ne signifie ni 120,4×7×18,0120{,}4\times7\times18{,}0, ni sept groupes sulfate. Conclusion. Une mole d’hydrate a une masse de 246,4g246{,}4\ \mathrm{g}.

Exercice 5 - Gaz et température

À pp et nn constants, un gaz passe de 293293 à 323K323\ \mathrm{K}. Exprimer V2/V1V_2/V_1 et interpréter.

Correction de l’exercice 5 - Gaz et température

Relation littérale. L’équation pV=nRTpV=nRT donne, à pp et nn constants, V/T=nR/p=constanteV/T=nR/p=\text{constante}. Ainsi V2V1=T2T1.\frac{V_2}{V_1}=\frac{T_2}{T_1}. Application numérique. V2V1=323293=1,10.\frac{V_2}{V_1}=\frac{323}{293}=1{,}10. Contrôle d’unité et de sens. Le rapport est sans unité. Les températures sont en kelvins ; employer 50/2050/20 à partir des degrés Celsius serait dépourvu de sens ici. Conclusion. À pression constante, le volume augmente d’environ 10%10\,\%.

Exercice 6 - Électroneutralité

Une solution ne contient que Ca2+\mathrm{Ca^{2+}}, Na+\mathrm{Na^+} et Cl−\mathrm{Cl^-}. Avec [Ca2+]=0,020mol⋅L−1[\mathrm{Ca^{2+}}]=0{,}020\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} et [Na+]=0,010mol⋅L−1[\mathrm{Na^+}]=0{,}010\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}, déterminer [Cl−][\mathrm{Cl^-}].

Correction de l’exercice 6 - Électroneutralité

Choix de méthode. Une solution macroscopique est électriquement neutre. Il faut pondérer chaque concentration par la valeur absolue de la charge de l’ion. Relation littérale. 2[Ca2+]+[Na+]=[Cl−].2[\mathrm{Ca^{2+}}]+[\mathrm{Na^+}]=[\mathrm{Cl^-}]. Application numérique. [Cl−]=2×0,020+0,010=0,050mol⋅L−1.[\mathrm{Cl^-}]=2\times0{,}020+0{,}010 =0{,}050\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Contrôle d’unité et de sens. Une mole d’ions Ca2+\mathrm{Ca^{2+}} apporte deux moles de charges positives ; oublier le facteur 2 conduirait à 0,030mol⋅L−10{,}030\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}, valeur incompatible avec l’électroneutralité.

Exercice 7 - Limiter sans tableau complet

Pour A+2B→C\mathrm A+2\,\mathrm B\to\mathrm C, on mélange 3,0mmol3{,}0\ \mathrm{mmol} de A et 5,0mmol5{,}0\ \mathrm{mmol} de B. Identifier le limitant et nmax(C)n_{\max}(C).

Correction de l’exercice 7 - Limiter sans tableau complet

Relation littérale. Pour une transformation totale, chaque réactif impose un avancement maximal : ξA=n0(A)1,ξB=n0(B)2.\xi_A=\frac{n_0(A)}1, \qquad \xi_B=\frac{n_0(B)}2. Application numérique. ξA=3,0mmol,ξB=2,5mmol.\xi_A=3{,}0\ \mathrm{mmol}, \qquad \xi_B=2{,}5\ \mathrm{mmol}. Le plus petit avancement possible est imposé par B : B est limitant et ξmax=2,5mmol\xi_{\max}=2{,}5\ \mathrm{mmol}.

Conclusion. Le coefficient de C vaut 1, donc nmax(C)=ξmax=2,5mmoln_{\max}(C)=\xi_{\max}=2{,}5\ \mathrm{mmol}. Comparer seulement 3,03{,}0 et 5,05{,}0 aurait donné le mauvais limitant.

Exercice 8 - Rendement et cohérence

Un calcul donne une masse théorique de 2,40g2{,}40\ \mathrm{g} et une pesée finale de 2,55g2{,}55\ \mathrm{g}. Calculer le rendement apparent et proposer deux causes expérimentales possibles.

Correction de l’exercice 8 - Rendement et cohérence

Relation littérale. Le rendement apparent est le rapport de la masse effectivement pesée à la masse théorique du même produit : ηapp=mpeséemthéorique.\eta_{\mathrm{app}}=\frac{m_{\mathrm{pesée}}}{m_{\mathrm{théorique}}}. Application numérique. ηapp=2,552,40=1,0625=106%.\eta_{\mathrm{app}}=\frac{2{,}55}{2{,}40}=1{,}0625=106\,\%. Contrôle d’unité et de sens. Un rendement réel ne peut pas dépasser 100%100\,\%. La pesée ne correspond donc pas à 2,55g2{,}55\ \mathrm{g} de produit pur et sec.

Deux diagnostics plausibles sont un solide encore humide et la présence d’une impureté ou d’un réactif résiduel. Une tare incorrecte ou une erreur sur la masse molaire peuvent aussi produire ce symptôme. Il faut sécher, purifier et vérifier la pesée avant d’annoncer le rendement.

7. Six problèmes progressifs

Problème A - Solution de réhydratation vétérinaire

On prépare 500,0mL500{,}0\ \mathrm{mL} contenant 2,925g2{,}925\ \mathrm{g} de NaCl et 4,50g4{,}50\ \mathrm{g} de glucose. Calculer les concentrations molaires apportées. Après dissolution de NaCl, calculer [Na+][\mathrm{Na^+}] et [Cl−][\mathrm{Cl^-}]. Données : M(NaCl)=58,5g⋅mol−1M(\mathrm{NaCl})=58{,}5\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}} ; M(glucose)=180,0g⋅mol−1M(\mathrm{glucose})=180{,}0\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}.

Correction de l’exercice A - Solution de réhydratation vétérinaire

Données et inconnue. Le volume final est V=500,0mL=0,5000LV=500{,}0\ \mathrm{mL}=0{,}5000\ \mathrm{L}. Les deux masses concernent deux solutés différents : chaque quantité de matière doit être calculée séparément.

Relation littérale. Pour chaque soluté, n=m/Mn=m/M, puis c=n/Vc=n/V.

Application numérique. Pour le chlorure de sodium, n(NaCl)=2,92558,5=0,0500mol,c(NaCl)=0,05000,5000=0,100mol⋅L−1.n(\mathrm{NaCl})=\frac{2{,}925}{58{,}5}=0{,}0500\ \mathrm{mol}, \qquad c(\mathrm{NaCl})=\frac{0{,}0500}{0{,}5000}=0{,}100\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Pour le glucose, n(glucose)=4,50180,0=0,0250mol,c(glucose)=0,02500,5000=0,0500mol⋅L−1.n(\mathrm{glucose})=\frac{4{,}50}{180{,}0}=0{,}0250\ \mathrm{mol}, \qquad c(\mathrm{glucose})=\frac{0{,}0250}{0{,}5000}=0{,}0500\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}.

Relation littérale. La dissolution totale s’écrit NaCl(s)→Na+(aq)+Cl−(aq)\mathrm{NaCl(s)\to Na^+(aq)+Cl^-(aq)}. Les coefficients stœchiométriques valent 1 et 1.

Conclusion. [Na+]=[Cl−]=0,100mol⋅L−1[\mathrm{Na^+}]=[\mathrm{Cl^-}]=0{,}100\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Cette égalité suit la dissolution 1:1 et l’électroneutralité ; le glucose moléculaire ne fournit pas d’ion dans ce modèle.

Problème B - Un sulfate hydraté

Un sel MSO4⋅xH2O\mathrm{MSO_4\cdot xH_2O} perd 1,47g1{,}47\ \mathrm{g} d’eau lorsqu’on chauffe 3,93g3{,}93\ \mathrm{g} d’échantillon et laisse 2,46g2{,}46\ \mathrm{g} de MSO4\mathrm{MSO_4}. On donne M(MSO4)=120,4g⋅mol−1M(\mathrm{MSO_4})=120{,}4\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}. Déterminer xx.

Correction de l’exercice B - Un sulfate hydraté

Données et inconnue. Le chauffage élimine 1,47g1{,}47\ \mathrm{g} d’eau et laisse 2,46g2{,}46\ \mathrm{g} de sel anhydre. La vérification 1,47+2,46=3,93g1{,}47+2{,}46=3{,}93\ \mathrm{g} confirme le bilan de masse fourni.

Relation littérale. Dans une unité formulaire MSO4⋅xH2O\mathrm{MSO_4\cdot xH_2O}, le rapport molaire vérifie x=n(H2O)n(MSO4).x=\frac{n(\mathrm{H_2O})}{n(\mathrm{MSO_4})}. Application numérique. n(H2O)=1,4718,0=8,17×10−2mol,n(\mathrm{H_2O})=\frac{1{,}47}{18{,}0}=8{,}17\times10^{-2}\ \mathrm{mol}, n(MSO4)=2,46120,4=2,04×10−2mol.n(\mathrm{MSO_4})=\frac{2{,}46}{120{,}4}=2{,}04\times10^{-2}\ \mathrm{mol}. Donc x=8,17×10−22,04×10−2=4,00.x=\frac{8{,}17\times10^{-2}}{2{,}04\times10^{-2}}=4{,}00. Contrôle d’unité et de sens. xx est sans unité et, dans une formule stœchiométrique, il doit être interprété comme un petit entier. Une valeur comme 3,963{,}96 serait arrondie à 4 compte tenu des incertitudes expérimentales, mais non une valeur comme 3,43{,}4. Conclusion. Le sel hydraté est MSO4⋅4H2O\mathrm{MSO_4\cdot4H_2O}.

Problème C - Carbonate et dioxyde de carbone

Un comprimé de 1,50g1{,}50\ \mathrm{g} contient 80,0%80{,}0\,\% de CaCO3\mathrm{CaCO_3}. En présence d’un excès d’acide, la transformation est modélisée par CaCO3(s)+2H3O+(aq)→Ca2+(aq)+CO2(g)+3H2O(l).\mathrm{CaCO_3(s)+2\,H_3O^+(aq)\longrightarrow Ca^{2+}(aq)+CO_2(g)+3\,H_2O(l)}. Calculer le volume de CO2\mathrm{CO_2} à 25,0∘C25{,}0\,{}^\circ\mathrm C et 1,00bar1{,}00\ \mathrm{bar}. On donne M(CaCO3)=100,1g⋅mol−1M(\mathrm{CaCO_3})=100{,}1\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}.

Correction de l’exercice C - Carbonate et dioxyde de carbone

Données et inconnue. La fraction massique vaut w=0,800w=0{,}800. La masse de carbonate réellement présente est donc m(CaCO3)=wmcomprimé=0,800×1,50=1,20g.m(\mathrm{CaCO_3})=wm_{\mathrm{comprimé}}=0{,}800\times1{,}50=1{,}20\ \mathrm{g}.

Relation littérale. L’équation montre qu’une mole de CaCO3\mathrm{CaCO_3} forme une mole de CO2\mathrm{CO_2}. L’acide étant en excès, le carbonate limite : n(CO2)=n(CaCO3)=m/Mn(\mathrm{CO_2})=n(\mathrm{CaCO_3})=m/M. Enfin pV=nRTpV=nRT.

Application numérique. n(CO2)=1,20100,1=1,20×10−2mol.n(\mathrm{CO_2})=\frac{1{,}20}{100{,}1}=1{,}20\times10^{-2}\ \mathrm{mol}. Avec T=25,0+273,15=298,15KT=25{,}0+273{,}15=298{,}15\ \mathrm{K} et p=1,00×105Pap=1{,}00\times10^5\ \mathrm{Pa}, V=1,20×10−2×8,314×298,151,00×105=2,97×10−4m3=0,297L.V=\frac{1{,}20\times10^{-2}\times8{,}314\times298{,}15}{1{,}00\times10^5} =2{,}97\times10^{-4}\ \mathrm{m^3}=0{,}297\ \mathrm{L}. Contrôle d’unité et de sens. Avec R=8,314J⋅mol−1⋅K−1R=8{,}314\ \mathrm{J\cdot mol^{-1}\cdot K^{-1}}, il faut des pascals, des mètres cubes et des kelvins. Environ 12mmol12\ \mathrm{mmol} de gaz donnent environ 0,30L0{,}30\ \mathrm{L} à température ambiante : l’ordre de grandeur est cohérent. Conclusion. Le volume théorique de dioxyde de carbone est V(CO2)≃0,297LV(\mathrm{CO_2})\simeq0{,}297\ \mathrm{L}.

Problème D - Combustion d’un alcool

La combustion complète de 0,460g0{,}460\ \mathrm{g} d’un alcool saturé monofonctionnel produit 0,880g0{,}880\ \mathrm{g} de CO2\mathrm{CO_2} et 0,540g0{,}540\ \mathrm{g} d’eau. Déterminer les quantités de C et H dans l’échantillon, vérifier la présence d’oxygène par bilan de masse et proposer la formule brute.

Correction de l’exercice D - Combustion d’un alcool

Choix de méthode. Les produits de combustion donnent accès séparément aux quantités de carbone et d’hydrogène. L’oxygène de l’échantillon sera obtenu par différence de masses, car une partie de l’oxygène des produits provient du dioxygène de l’air.

Relation littérale. Une mole de CO2\mathrm{CO_2} révèle une mole d’atomes C ; une mole de H2O\mathrm{H_2O} révèle deux moles d’atomes H.

Application numérique. nC=n(CO2)=0,88044,0=0,0200mol,mC=0,0200×12,0=0,240g.n_C=n(\mathrm{CO_2})=\frac{0{,}880}{44{,}0}=0{,}0200\ \mathrm{mol}, \qquad m_C=0{,}0200\times12{,}0=0{,}240\ \mathrm{g}. n(H2O)=0,54018,0=0,0300mol,nH=2n(H2O)=0,0600mol,n(\mathrm{H_2O})=\frac{0{,}540}{18{,}0}=0{,}0300\ \mathrm{mol}, \qquad n_H=2n(\mathrm{H_2O})=0{,}0600\ \mathrm{mol}, d’où mH=0,0600×1,00=0,0600gm_H=0{,}0600\times1{,}00=0{,}0600\ \mathrm{g}.

La masse d’oxygène présente dans l’alcool vaut mO=0,460−0,240−0,060=0,160g,nO=0,16016,0=0,0100mol.m_O=0{,}460-0{,}240-0{,}060=0{,}160\ \mathrm{g}, \qquad n_O=\frac{0{,}160}{16{,}0}=0{,}0100\ \mathrm{mol}. On divise les trois quantités par la plus petite : nC:nH:nO=2:6:1.n_C:n_H:n_O=2:6:1. Conclusion. La formule empirique est C2H6O\mathrm{C_2H_6O}. L’énoncé précisant qu’il s’agit d’un alcool saturé monofonctionnel, le composé est l’éthanol ; la même formule brute pourrait sinon aussi correspondre à l’éther diméthylique.

Problème E - Synthèse avec réactif en excès

On synthétise un ester selon A+B⇌E+H2O(l)\mathrm A+\mathrm B\rightleftharpoons\mathrm E+\mathrm{H_2O(l)}. Les états physiques de A, B et E ne sont pas précisés : il ne faut pas les inventer ; l’eau est liquide dans les conditions usuelles de l’expérience. On introduit 0,120mol0{,}120\ \mathrm{mol} de A et 0,180mol0{,}180\ \mathrm{mol} de B. La masse molaire de E vaut 130g⋅mol−1130\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}} et on isole 12,5g12{,}5\ \mathrm{g}. Identifier le réactif stœchiométriquement limitant, calculer la masse théorique correspondant à une transformation totale, puis le rendement d’isolement.

Correction de l’exercice E - Synthèse avec réactif en excès

Choix de méthode. Les coefficients de A et B valent tous deux 1. On compare donc les quantités initiales : 0,120<0,1800{,}120<0{,}180. A est le réactif stœchiométriquement limitant et B est en excès. Cette expression fixe le maximum théorique ; elle ne rend pas totale l’estérification, qui reste un équilibre.

Relation littérale. Si la transformation était totale, nE,th=nA,0=0,120moln_{E,\mathrm{th}}=n_{A,0}=0{,}120\ \mathrm{mol}. La masse théorique vaut mE,th=nE,thMEm_{E,\mathrm{th}}=n_{E,\mathrm{th}}M_E.

Application numérique. mE,th=0,120×130=15,6g,m_{E,\mathrm{th}}=0{,}120\times130=15{,}6\ \mathrm{g}, η=mE,expmE,th=12,515,6=0,801=80,1%.\eta=\frac{m_{E,\mathrm{exp}}}{m_{E,\mathrm{th}}} =\frac{12{,}5}{15{,}6}=0{,}801=80{,}1\,\%. Contrôle d’unité et de sens. Le rendement est sans unité, inférieur à 100%100\,\%, et B doit subsister après réaction : ces trois éléments sont cohérents. Conclusion. La masse théorique d’ester, calculée pour une transformation totale de A, est 15,6g15{,}6\ \mathrm{g} et le rendement d’isolement vaut 80,1%80{,}1\,\%.

Problème F - Préparation en deux étapes

Une solution commerciale d’acide chlorhydrique contient 35,0%35{,}0\,\% en masse de HCl et sa masse volumique vaut 1,18g⋅mL−11{,}18\ \mathrm{g\cdot mL^{-1}}. Déterminer sa concentration molaire, avec M(HCl)=36,5g⋅mol−1M(\mathrm{HCl})=36{,}5\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}. Calculer ensuite le volume commercial nécessaire pour préparer 250,0mL250{,}0\ \mathrm{mL} à 0,500mol⋅L−10{,}500\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} et préciser un protocole sûr.

Correction de l’exercice F - Préparation en deux étapes

Choix de méthode. La fraction massique porte sur une masse de solution alors que la concentration porte sur un volume. Raisonnons sur 1,00L1{,}00\ \mathrm{L} de solution commerciale pour relier proprement les deux.

Application numérique. Sa masse vaut msolution=ρV=1,18g⋅mL−1×1000mL=1180g.m_{\mathrm{solution}}=\rho V =1{,}18\ \mathrm{g\cdot mL^{-1}}\times1000\ \mathrm{mL} =1180\ \mathrm{g}. La masse puis la quantité de soluté sont msoluté=wmsolution=0,350×1180=413g,m_{\mathrm{soluté}}=wm_{\mathrm{solution}}=0{,}350\times1180=413\ \mathrm{g}, n=41336,5=11,3mol.n=\frac{413}{36{,}5}=11{,}3\ \mathrm{mol}. Comme ce résultat concerne 1,00L1{,}00\ \mathrm{L}, la concentration analytique apportée en HCl vaut cm=11,3mol⋅L−1c_m=11{,}3\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Cette écriture comptable ne signifie pas que des molécules HCl subsistent majoritairement dans l’eau : l’acide chlorhydrique y est pratiquement totalement dissocié.

Relation littérale. Pour la dilution, cmVp=cfVfc_mV_p=c_fV_f, donc Vp=cfVfcm=0,500×0,250011,3=1,11×10−2L=11,1mL.V_p=\frac{c_fV_f}{c_m}=\frac{0{,}500\times0{,}2500}{11{,}3}=1{,}11\times10^{-2}\ \mathrm{L}=11{,}1\ \mathrm{mL}. Contrôle d’unité et de sens. Le facteur de dilution vaut 11,3/0,500=22,611{,}3/0{,}500=22{,}6 ; le prélèvement attendu est donc 250/22,6≃11,1mL250/22{,}6\simeq11{,}1\ \mathrm{mL}. La cohérence est vérifiée.

Conclusion. Il faut prélever 11,1mL11{,}1\ \mathrm{mL} de solution commerciale puis compléter à 250,0mL250{,}0\ \mathrm{mL}. Sous hotte, avec blouse, lunettes et gants adaptés, on mesure ce volume avec une pipette graduée ou une burette munie d’un dispositif de remplissage sûr, jamais à la bouche. On place d’abord de l’eau dans un bécher résistant, puis on y ajoute lentement l’acide concentré en agitant. Après refroidissement, on transfère quantitativement dans la fiole jaugée, on rince le bécher dans la fiole et l’on ajuste au trait. La règle à retenir est « l’acide dans l’eau », jamais l’inverse.

8. Cinq problèmes-bilan Première–Terminale

Création originale AOS. Ces cinq entraînements reprennent les gestes observés dans les sujets de baccalauréat 2026 et dans les annales Licence Véto, mais leurs contextes, données, figures et questions sont entièrement originaux.

MODE D’EMPLOI · UN VRAI SAS AVANT LE PROGRAMME DU CONCOURS

Prévois 45 à 60 minutes par problème. Travaille d’abord sans la correction et laisse une trace de toutes tes conversions. Si tu bloques plus de trois minutes, écris ce que tu sais déjà, nomme l’inconnue et consulte seulement l’indice. La correction détaillée se trouve à la fin du chapitre ; elle montre une démarche d’apprentissage puis une rédaction plus courte, recevable en temps limité.

Vue d’ensemble des problèmes progressifs
Problème Contexte Gestes contrôlés Durée cible
G Complément minéral densité, titre massique, dissolution, dilution, verrerie, contrôle d’étiquette 50 min
H Vinaigre de nettoyage dilution, courbe de titrage, équivalence, tableau d’avancement, titre massique 60 min
I Caféine d’une infusion tableau de données, droite d’étalonnage, dilution, interpolation, solubilité 50 min
J Arôme fruité formules, quantité de matière, réactif limitant, reflux, extraction, IR, CCM, rendement 60 min
K Eau oxygénée densité, dilution, stœchiométrie, gaz parfait, courbe cinétique, temps de demi-réaction 55 min

Problème G - Préparer sans improviser un complément minéral

Un laboratoire vétérinaire commercialise une solution concentrée de chlorure de sodium. L’étiquette porte les indications suivantes :

Conversion entre fraction massique et grandeurs de solution
fraction massique en NaCl w=20,0%w=20{,}0\,\%
densité à 20∘C20\,{}^\circ\mathrm C d=1,15d=1{,}15
masse molaire M(NaCl)=58,44g⋅mol−1M(\mathrm{NaCl})=58{,}44\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}

On admet ρeau=1,00g⋅mL−1\rho_{\mathrm{eau}}=1{,}00\ \mathrm{g\cdot mL^{-1}}. Le préparateur doit obtenir 500,0mL500{,}0\ \mathrm{mL} d’une solution fille de concentration apportée cf=0,157mol⋅L−1c_f=0{,}157\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}.

Partie 1 – Lire l’étiquette.

  1. Expliquer, par une phrase et une relation, la différence entre la densité dd et la masse volumique ρ\rho.

  2. Calculer la masse d’un litre de solution commerciale.

  3. Déduire la masse puis la quantité de matière de NaCl contenues dans un litre.

  4. Calculer la concentration apportée cmc_m de la solution commerciale. Conserver trois chiffres significatifs.

Partie 2 – Concevoir la dilution.

  1. Établir la relation de dilution à partir de la conservation de la quantité de soluté prélevée.

  2. Calculer le volume VpV_p à prélever. On dispose de pipettes jaugées de 10,010{,}0, 20,020{,}0 et 25,0mL25{,}0\ \mathrm{mL} et d’une fiole jaugée de 500,0mL500{,}0\ \mathrm{mL}. Choisir la verrerie pertinente.

  3. Remettre les opérations suivantes dans l’ordre : ajuster au trait ; homogénéiser ; prélever ; verser dans la fiole ; ajouter de l’eau distillée aux deux tiers ; rincer la pipette avec la solution mère.

  4. Après préparation, expliquer pourquoi [Na+]=[Cl−][\mathrm{Na^+}]=[\mathrm{Cl^-}] et donner leur valeur si la dissolution est totale.

Partie 3 – Contrôle de bon sens. Le préparateur annonce avoir prélevé 200mL200\ \mathrm{mL} de solution mère. Sans refaire tout le calcul, montrer que cette valeur est incompatible avec la concentration demandée. Proposer la première vérification à effectuer dans son brouillon.

INDICE SI TU BLOQUES

Raisonne sur exactement 1,00L1{,}00\ \mathrm{L} de solution commerciale. Une fraction massique relie une masse de soluté à une masse de solution, jamais directement à un volume.

Correction du problème G - Préparer sans improviser un complément minéral

1. Densité et masse volumique.

Données et inconnue. La densité compare la masse volumique d’un liquide à celle de l’eau, à la même température. Relation littérale. d=ρsolutionρeau⇒ρsolution=dρeau.d=\frac{\rho_{\mathrm{solution}}}{\rho_{\mathrm{eau}}} \qquad\Longrightarrow\qquad \rho_{\mathrm{solution}}=d\,\rho_{\mathrm{eau}}. La densité est sans unité ; la masse volumique possède une unité. Ici ρsolution=1,15×1,00=1,15g⋅mL−1.\rho_{\mathrm{solution}}=1{,}15\times1{,}00=1{,}15\ \mathrm{g\cdot mL^{-1}}.

Une égalité numérique ne signifie pas une identité de grandeurs

Dans les unités choisies, dd et ρ\rho ont ici la même valeur numérique, mais ils ne représentent pas la même grandeur. Écrire seulement « d=ρd=\rho » est faux.

2. Masse d’un litre de solution.

Données et inconnue. V=1,00L=1000mLV=1{,}00\ \mathrm{L}=1000\ \mathrm{mL}. Relation littérale. La définition de la masse volumique donne msolution=ρVm_{\mathrm{solution}}=\rho V. Application numérique. msolution=1,15g⋅mL−1×1000mL=1,15×103g.m_{\mathrm{solution}}=1{,}15\ \mathrm{g\cdot mL^{-1}}\times1000\ \mathrm{mL} =1{,}15\times10^3\ \mathrm{g}. Contrôle d’unité et de sens. Les millilitres se simplifient et il reste des grammes. Une solution plus dense que l’eau doit avoir une masse supérieure à 1000g1000\ \mathrm{g} par litre : c’est bien le cas.

3. Masse et quantité de NaCl.

Relation littérale. La fraction massique vaut w=m(NaCl)msolution.w=\frac{m(\mathrm{NaCl})}{m_{\mathrm{solution}}}. Donc m(NaCl)=wmsolution=0,200×1150=230g.m(\mathrm{NaCl})=w\,m_{\mathrm{solution}} =0{,}200\times1150=230\ \mathrm{g}. Puis n(NaCl)=mM=23058,44=3,94mol.n(\mathrm{NaCl})=\frac{m}{M}=\frac{230}{58{,}44}=3{,}94\ \mathrm{mol}. Contrôle d’unité et de sens. La masse de NaCl représente bien 20%20\,\% de 1150g1150\ \mathrm{g}. La masse molaire étant voisine de 60g⋅mol−160\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}, environ 240g240\ \mathrm{g} correspondent à environ 4mol4\ \mathrm{mol} : l’ordre de grandeur est cohérent.

4. Concentration de la solution mère.

Relation littérale. cm=n/Vc_m=n/V. Application numérique. Comme le raisonnement porte sur 1,00L1{,}00\ \mathrm{L}, cm=3,94mol1,00L=3,94mol⋅L−1.c_m=\frac{3{,}94\ \mathrm{mol}}{1{,}00\ \mathrm{L}}=3{,}94\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Conclusion. La solution commerciale est très concentrée : cm=3,94mol⋅L−1c_m=3{,}94\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}.

5. Relation de dilution.

Choix de méthode. Entre le prélèvement et la fiole, on ajoute seulement de l’eau. La quantité de NaCl prélevée est donc conservée : nprélevé=nfiole.n_{\mathrm{prélevé}}=n_{\mathrm{fiole}}. Avec n=cVn=cV, cmVp=cfVf.\boxed{c_mV_p=c_fV_f}.

6. Volume prélevé et verrerie.

Relation littérale. On isole l’inconnue avant le remplacement : Vp=cfVfcm.V_p=\frac{c_fV_f}{c_m}. Application numérique. Vp=0,157×0,50003,94=1,99×10−2L=19,9mL.V_p=\frac{0{,}157\times0{,}5000}{3{,}94} =1{,}99\times10^{-2}\ \mathrm{L}=19{,}9\ \mathrm{mL}. Compte tenu de la précision des données, on choisit la pipette jaugée de 20,0mL20{,}0\ \mathrm{mL} et la fiole jaugée de 500,0mL500{,}0\ \mathrm{mL}. Avec les valeurs non arrondies, ce prélèvement conduit à cf≃0,1574mol⋅L−1c_f\simeq0{,}1574\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}, soit 0,157mol⋅L−10{,}157\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} à la précision annoncée. Contrôle d’unité et de sens. Le facteur de dilution vaut environ 3,94/0,157≃25,13{,}94/0{,}157\simeq25{,}1 ; le prélèvement doit donc être proche de 500/25≃20mL500/25\simeq20\ \mathrm{mL}.

7. Ordre opératoire.

  1. rincer la pipette avec un petit volume de solution mère ;

  2. prélever 20,0mL20{,}0\ \mathrm{mL} ;

  3. verser le prélèvement dans la fiole jaugée ;

  4. ajouter de l’eau distillée jusqu’aux deux tiers environ et agiter ;

  5. ajuster au trait, goutte à goutte, œil au niveau du ménisque ;

  6. boucher puis homogénéiser par retournements.

Rincer la pipette à l’eau juste avant le prélèvement diluerait localement la solution mère et fausserait la quantité transférée.

8. Concentrations ioniques.

Relation littérale. La dissolution totale s’écrit NaCl(s)→Na+(aq)+Cl−(aq).\mathrm{NaCl(s)\longrightarrow Na^+(aq)+Cl^-(aq)}. Une mole de NaCl fournit une mole de chaque ion. Ainsi [Na+]=[Cl−]=cf=0,157mol⋅L−1.[\mathrm{Na^+}]=[\mathrm{Cl^-}]=c_f=0{,}157\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Cette égalité traduit à la fois la stœchiométrie 1:1 et l’électroneutralité.

9. Diagnostic de l’erreur de 200mL200\ \mathrm{mL}.

Un prélèvement de 200mL200\ \mathrm{mL} dans une fiole de 500mL500\ \mathrm{mL} ne dilue que d’un facteur 2,52{,}5. La concentration finale serait alors voisine de 3,94/2,5≃1,58mol⋅L−13{,}94/2{,}5\simeq1{,}58\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}, soit dix fois la valeur attendue. La première ligne à contrôler est la conversion 500,0mL=0,5000L500{,}0\ \mathrm{mL}=0{,}5000\ \mathrm{L} ou, plus directement, l’isolement de VpV_p dans cmVp=cfVfc_mV_p=c_fV_f.

RÉDACTION CONCOURS POSSIBLE

Sur 1,00L1{,}00\ \mathrm{L}, msol=dρeauV=1150gm_\mathrm{sol}=d\rho_\mathrm{eau}V=1150\ \mathrm{g}, d’où m(NaCl)=0,200×1150=230gm(\mathrm{NaCl})=0{,}200\times1150=230\ \mathrm{g} et cm=(230/58,44)/1,00=3,94mol⋅L−1c_m=(230/58{,}44)/1{,}00=3{,}94\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. La conservation du soluté donne cmVp=cfVfc_mV_p=c_fV_f, soit Vp=19,9mLV_p=19{,}9\ \mathrm{mL} : pipette jaugée de 20,0mL20{,}0\ \mathrm{mL} et fiole jaugée de 500,0mL500{,}0\ \mathrm{mL}.

Problème H - Contrôler un vinaigre de nettoyage par titrage

Un vinaigre contient principalement de l’acide éthanoïque, noté AH\mathrm{AH}. Son fabricant annonce une acidité de 7,5%7{,}5\,\% en masse. On prélève V0=10,00mLV_0=10{,}00\ \mathrm{mL} de vinaigre, que l’on dilue dans une fiole jaugée de 100,0mL100{,}0\ \mathrm{mL}. On titre ensuite VA=10,00mLV_A=10{,}00\ \mathrm{mL} de la solution diluée par une solution d’hydroxyde de sodium de concentration cB=0,1000mol⋅L−1c_B=0{,}1000\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}.

La réaction support du titrage est supposée totale : AH(aq)+HO−(aq)→A−(aq)+H2O(l).\mathrm{AH(aq)+HO^-(aq)\longrightarrow A^-(aq)+H_2O(l)}.

Courbe de titrage du vinaigre : évolution du pH avec le volume de base ajouté, équivalence vers 12,4 millilitres.
Courbe de titrage et repérage du volume équivalent.
  1. Nommer la verrerie utilisée pour prélever 10,00mL10{,}00\ \mathrm{mL} et celle utilisée pour réaliser la dilution.

  2. Calculer le facteur de dilution FF et relier la concentration c0c_0 du vinaigre à la concentration cAc_A de la solution diluée.

  3. Définir l’équivalence d’un titrage sans utiliser l’expression imprécise « les concentrations sont égales ».

  4. Lire le volume équivalent VEV_E sur la courbe en explicitant la construction graphique.

  5. Construire le tableau d’avancement de la réaction pour un volume VBV_B quelconque avant l’équivalence.

  6. Établir la relation entre cAc_A, VAV_A, cBc_B et VEV_E, puis calculer cAc_A et c0c_0.

  7. La masse volumique du vinaigre vaut ρ=1,010g⋅mL−1\rho=1{,}010\ \mathrm{g\cdot mL^{-1}} et M(AH)=60,05g⋅mol−1M(\mathrm{AH})=60{,}05\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}. Calculer le titre massique expérimental.

  8. Comparer à l’étiquette en calculant l’écart relatif, en pourcentage.

  9. Un élève utilise directement V0=10,00mLV_0=10{,}00\ \mathrm{mL} dans la relation d’équivalence et oublie la dilution. Expliquer précisément l’effet de cette erreur sur la concentration annoncée.

INDICE SI TU BLOQUES

À l’équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques. Ici les coefficients valent tous deux 1. Attention : le bécher contient une prise de la solution diluée, pas le vinaigre commercial.

Correction du problème H - Contrôler un vinaigre de nettoyage par titrage

1. Verrerie. Un volume de 10,00mL10{,}00\ \mathrm{mL} est prélevé avec une pipette jaugée de 10,00mL10{,}00\ \mathrm{mL}. La dilution est réalisée dans une fiole jaugée de 100,0mL100{,}0\ \mathrm{mL}. Une éprouvette graduée ne convient pas à une préparation quantitative de cette précision.

2. Facteur de dilution.

Relation littérale. F=VfVp=100,010,00=10,00.F=\frac{V_f}{V_p}=\frac{100{,}0}{10{,}00}=10{,}00. La concentration est divisée par le même facteur : cA=c0Fouc0=FcA.c_A=\frac{c_0}{F}\qquad\text{ou}\qquad c_0=Fc_A.

3. Définition de l’équivalence.

À l’équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques de la réaction support. L’espèce titrée initialement présente dans la prise d’essai vient d’être entièrement consommée, sans excès de titrant au sens du modèle. Cette définition ne signifie ni égalité générale des concentrations, ni nécessairement pH=7\mathrm{pH}=7.

4. Lecture de VEV_E.

Sur la courbe, on repère la zone de variation la plus rapide du pH puis le point d’inflexion, situé au centre du saut. La projection verticale sur l’axe des volumes donne VE≃12,4mL.\boxed{V_E\simeq12{,}4\ \mathrm{mL}}. Dire seulement « je lis 12,4 » ne suffit pas : il faut nommer la construction ou la méthode de lecture.

5. Tableau d’avancement avant l’équivalence.

Pour un volume VB<VEV_B<V_E, la base est limitante :

Tableau d’avancement du titrage acido-basique
État du système AH HO−\mathrm{HO^-} A−\mathrm{A^-} H2O\mathrm{H_2O}
initial cAVAc_AV_A cBVBc_BV_B 0 solvant
variation −ξ-\xi −ξ-\xi +ξ+\xi +ξ+\xi
final cAVA−ξc_AV_A-\xi cBVB−ξc_BV_B-\xi ξ\xi solvant

Avant l’équivalence, ξf=cBVB\xi_f=c_BV_B et il reste cAVA−cBVBc_AV_A-c_BV_B d’acide.

6. Concentrations.

Relation littérale. À l’équivalence, ξE=cAVA=cBVE\xi_E=c_AV_A=c_BV_E puisque les coefficients valent 1 et 1. Application numérique. cA=cBVEVA=0,1000×12,410,00=0,124mol⋅L−1.c_A=\frac{c_BV_E}{V_A} =\frac{0{,}1000\times12{,}4}{10{,}00} =0{,}124\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Les millilitres peuvent être conservés dans le rapport VE/VAV_E/V_A. Pour le vinaigre initial : c0=FcA=10,00×0,124=1,24mol⋅L−1.c_0=Fc_A=10{,}00\times0{,}124=1{,}24\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Contrôle d’unité et de sens. Une solution commerciale peut être molaire alors que sa dilution au dixième est décimolaire : l’ordre de grandeur est cohérent.

7. Titre massique.

Choix de méthode. Raisonnons sur 1,00L1{,}00\ \mathrm{L} de vinaigre. Cette stratégie met au même dénominateur la concentration molaire et la masse volumique. Application numérique. La masse d’acide vaut m(AH)=nM=c0VM=1,24×1,00×60,05=74,5g.m(\mathrm{AH})=nM=c_0VM=1{,}24\times1{,}00\times60{,}05=74{,}5\ \mathrm{g}. La masse d’un litre de vinaigre vaut mvinaigre=ρV=1,010g⋅mL−1×1000mL=1010g.m_{\mathrm{vinaigre}}=\rho V=1{,}010\ \mathrm{g\cdot mL^{-1}}\times1000\ \mathrm{mL}=1010\ \mathrm{g}. Ainsi w=74,51010=0,0737=7,37%.w=\frac{74{,}5}{1010}=0{,}0737=7{,}37\,\%.

8. Comparaison à l’étiquette.

En prenant la valeur annoncée comme référence, εr=|7,37−7,50|7,50×100=1,7%.\varepsilon_r=\frac{|7{,}37-7{,}50|}{7{,}50}\times100=1{,}7\,\%. L’accord est bon à l’échelle des données fournies ; conclure à une conformité réglementaire exigerait cependant une tolérance officielle et une incertitude de mesure.

9. Oubli de la dilution.

La prise titrée contient 10,00mL10{,}00\ \mathrm{mL} de la solution diluée. Si l’élève attribue directement cA=0,124mol⋅L−1c_A=0{,}124\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} au vinaigre commercial, il annonce une concentration dix fois trop petite. Employer V0V_0 à la place de VAV_A ne change ici pas le nombre 10,00mL10{,}00\ \mathrm{mL} ; l’erreur réelle est d’oublier ensuite la relation c0=10cAc_0=10c_A.

RÉDACTION CONCOURS POSSIBLE

Le centre du saut fournit VE=12,4mLV_E=12{,}4\ \mathrm{mL}. À l’équivalence, cAVA=cBVEc_AV_A=c_BV_E, d’où cA=0,124mol⋅L−1c_A=0{,}124\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. La dilution étant au dixième, c0=1,24mol⋅L−1c_0=1{,}24\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Sur un litre, m(AH)=74,5gm(\mathrm{AH})=74{,}5\ \mathrm{g} et msolution=1010gm_\mathrm{solution}=1010\ \mathrm{g}, donc w=7,37%w=7{,}37\,\%, valeur proche des 7,5%7{,}5\,\% annoncés.

Problème I - Combien de caféine dans une infusion ?

La caféine absorbe dans l’ultraviolet. On prépare cinq solutions étalons puis on mesure leur absorbance à la longueur d’onde choisie. Les résultats sont regroupés ci-dessous.

Données d’étalonnage de la caféine
c(μmol⋅L−1)c\ (\mu\mathrm{mol\cdot L^{-1}}) 0 4,0 8,0 12,0 16,0 20,0
AA 0,000 0,120 0,240 0,360 0,480 0,600

Une infusion est filtrée puis diluée cinquante fois. L’absorbance de la solution diluée vaut Ad=0,420A_d=0{,}420. On donne M(caféine)=194,2g⋅mol−1M(\text{caféine})=194{,}2\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}} et le volume d’une tasse Vt=250mLV_t=250\ \mathrm{mL}.

  1. Tracer la courbe d’étalonnage A=f(c)A=f(c) sur papier millimétré ou vérifier le tracé fourni ci-dessous. Qualifier la relation entre AA et cc.

  2. Déterminer graphiquement puis algébriquement le coefficient directeur de la droite, avec son unité si cc est exprimée en .

  3. Expliquer pourquoi une droite passant par l’origine constitue ici un contrôle expérimental important.

  4. Déterminer la concentration cdc_d de la solution diluée, puis la concentration ctc_t dans l’infusion.

  5. Convertir ctc_t en mol⋅L−1\mathrm{mol\cdot L^{-1}}, puis calculer la concentration massique en mg⋅L−1\mathrm{mg\cdot L^{-1}}.

  6. Calculer la masse de caféine contenue dans une tasse.

  7. La solubilité de la caféine dans l’eau à 80∘C80\,{}^\circ\mathrm C est voisine de 22g⋅L−122\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}. Comparer cette donnée à la concentration massique trouvée et expliquer ce que l’on peut, ou non, en conclure.

  8. On mesure en réalité Ad=0,420±0,005A_d=0{,}420\pm0{,}005. Encadrer cdc_d par une méthode simple et en déduire un encadrement de la masse de caféine par tasse.

Droite d’étalonnage de la caféine, avec lecture de la concentration pour une absorbance de 0,42.
Droite d’étalonnage et construction graphique.

INDICE SI TU BLOQUES

Le facteur 50 relie les deux concentrations dans le sens ct=50cdc_t=50c_d. Un micromole vaut 10−610^{-6} mole. Écris ces deux lignes avant de toucher à la calculatrice.

Correction du problème I - Combien de caféine dans une infusion ?

1. Nature de la courbe.

Les points sont alignés, à la précision du tableau, et la droite passe par l’origine. On peut donc écrire, dans le domaine étudié, A=ac,A=ac, ce qui est la forme attendue de la loi de Beer–Lambert lorsque toutes les autres grandeurs sont fixées.

2. Coefficient directeur.

Choix de méthode. On choisit deux points éloignés de la droite pour limiter l’effet d’une erreur de lecture, par exemple (0;0)(0;0) et (20,0;0,600)(20{,}0;0{,}600). Application numérique. a=ΔAΔc=0,600−020,0−0=3,00×10−2L⋅μmol−1.a=\frac{\Delta A}{\Delta c}=\frac{0{,}600-0}{20{,}0-0} =3{,}00\times10^{-2}\ \mathrm{L}\cdot\mu\mathrm{mol}^{-1}. L’absorbance est sans unité ; le coefficient porte donc l’inverse de l’unité choisie pour la concentration. On peut aussi écrire a=0,0300(μmol⋅L−1)−1a=0{,}0300\ (\mu\mathrm{mol\cdot L^{-1}})^{-1}.

3. Passage par l’origine.

Quand la concentration en caféine est nulle, l’absorbance qui lui est attribuée doit être nulle après correction du blanc. Une ordonnée à l’origine nettement non nulle ferait suspecter un mauvais blanc, une cuve sale, une autre espèce absorbante ou un défaut d’appareil. Ce constat est un contrôle, pas une preuve absolue de l’absence de biais.

4. Concentrations avant et après dilution.

Relation littérale. cd=Ad/ac_d=A_d/a. Application numérique. cd=0,4200,0300=14,0μmol⋅L−1.c_d=\frac{0{,}420}{0{,}0300}=14{,}0\ \mu\mathrm{mol\cdot L^{-1}}. La dilution est d’un facteur 50 : ct=50cd=700μmol⋅L−1.c_t=50c_d=700\ \mu\mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Contrôle d’unité et de sens. L’infusion initiale doit être plus concentrée que la solution mesurée : 700>14700>14, ce qui est bien le cas.

5. Concentration massique.

Relation littérale. 700μmol⋅L−1=700×10−6mol⋅L−1=7,00×10−4mol⋅L−1.700\ \mu\mathrm{mol\cdot L^{-1}}=700\times10^{-6}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} =7{,}00\times10^{-4}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Puis γ=ctM=7,00×10−4×194,2=0,1359g⋅L−1=136mg⋅L−1.\gamma=c_tM=7{,}00\times10^{-4}\times194{,}2 =0{,}1359\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}=136\ \mathrm{mg\cdot L^{-1}}. Contrôle d’unité et de sens. mol⋅L−1×g⋅mol−1=g⋅L−1\mathrm{mol\cdot L^{-1}}\times\mathrm{g\cdot mol^{-1}}=\mathrm{g\cdot L^{-1}}.

6. Masse par tasse.

m=γVt=136mg⋅L−1×0,250L=34,0mg.m=\gamma V_t=136\ \mathrm{mg\cdot L^{-1}}\times0{,}250\ \mathrm{L} =34{,}0\ \mathrm{mg}. La conversion du volume en litres est indispensable puisque γ\gamma est donnée par litre.

7. Comparaison à la solubilité.

La concentration trouvée, 0,136g⋅L−10{,}136\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}, est environ 160 fois plus petite que 22g⋅L−122\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}. Une précipitation de caféine pure n’est donc pas attendue à 80∘C80\,{}^\circ\mathrm C pour cette seule raison. On ne peut toutefois pas déduire de cette comparaison que toute la caféine initialement présente dans les feuilles a été extraite : l’extraction dépend aussi du temps, de la matrice et des transferts de matière.

8. Encadrement simple.

Relation littérale. Comme A=acA=ac et a>0a>0, cd,min=0,4150,0300=13,83,cd,max=0,4250,0300=14,17μmol⋅L−1.c_{d,\min}=\frac{0{,}415}{0{,}0300}=13{,}83, \qquad c_{d,\max}=\frac{0{,}425}{0{,}0300}=14{,}17 \quad\mu\mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Toutes les étapes suivantes sont proportionnelles à cdc_d. La masse par tasse est donc comprise entre mmin=33,6mgetmmax=34,4mg.m_{\min}=33{,}6\ \mathrm{mg} \qquad\text{et}\qquad m_{\max}=34{,}4\ \mathrm{mg}. On peut présenter m=(34,0±0,4)mgm=(34{,}0\pm0{,}4)\ \mathrm{mg} pour cet encadrement, sans prétendre avoir réalisé un bilan complet des incertitudes.

RÉDACTION CONCOURS POSSIBLE

La droite d’étalonnage vérifie A=0,0300cA=0{,}0300c avec cc en . Ainsi cd=0,420/0,0300=14,0μmol⋅L−1c_d=0{,}420/0{,}0300=14{,}0\ \mu\mathrm{mol\cdot L^{-1}}, puis ct=50cd=7,00×10−4mol⋅L−1c_t=50c_d=7{,}00\times10^{-4}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. On en déduit γ=ctM=136mg⋅L−1\gamma=c_tM=136\ \mathrm{mg\cdot L^{-1}} et m=γVt=34,0mgm=\gamma V_t=34{,}0\ \mathrm{mg} par tasse.

Problème J - Synthétiser et identifier un arôme fruité

On prépare l’éthanoate d’éthyle, ester à odeur fruitée, à partir d’éthanol et d’acide éthanoïque. Le catalyseur est placé au-dessus de la double flèche d’équilibre et la condition expérimentale au-dessous.

Réaction d’estérification de l’acide éthanoïque par l’éthanol donnant l’éthanoate d’éthyle et l’eau.
Estérification réversible, catalysée par les ions hydrogène et conduite à reflux.

Dans les conditions usuelles de cette synthèse, les quatre espèces sont liquides ; l’équation s’écrit donc CH3COOH(l)+CH3CH2OH(l)⇌CH3COOCH2CH3(l)+H2O(l).\mathrm{CH_3COOH(l)+CH_3CH_2OH(l)\rightleftharpoons CH_3COOCH_2CH_3(l)+H_2O(l)}.

On introduit ma=8,80gm_a=8{,}80\ \mathrm{g} d’éthanol et Vb=8,00mLV_b=8{,}00\ \mathrm{mL} d’acide éthanoïque commercial. La masse volumique de l’acide vaut ρb=1,05g⋅mL−1\rho_b=1{,}05\ \mathrm{g\cdot mL^{-1}} et sa pureté massique P=99,0%P=99{,}0\,\%.

Propriétés des espèces de la synthèse de l’éthanoate d’éthyle
Espèce M(g⋅mol−1)M\ (\mathrm{g\cdot mol^{-1}}) solubilité dans l’eau densité
éthanol 46,07 totale 0,79
acide éthanoïque 60,05 totale 1,05
ester formé 88,11 faible 0,90

Après chauffage, refroidissement, lavage et séparation, on isole mE=9,15gm_E=9{,}15\ \mathrm{g} de produit sec.

  1. Entourer et nommer les groupes caractéristiques dans les trois espèces organiques du schéma.

  2. Expliquer le double rôle du chauffage à reflux : rôle de la température et rôle du réfrigérant.

  3. Calculer la masse d’acide éthanoïque pur introduite.

  4. Calculer les quantités de matière initiales des deux réactifs et identifier le réactif stœchiométriquement limitant.

  5. Déterminer la masse théorique d’ester correspondant à une transformation totale, puis le rendement d’isolement.

  6. Le mélange refroidi présente deux phases. À l’aide du tableau, prévoir la position de la phase organique contenant majoritairement l’ester dans une ampoule à décanter.

  7. On lave la phase organique avec une solution aqueuse d’hydrogénocarbonate de sodium. Expliquer l’objectif de ce lavage et le risque qui impose d’ouvrir régulièrement le robinet de l’ampoule retournée.

  8. Le spectre IR du produit présente une bande intense vers 1740cm−11740\ \mathrm{cm^{-1}}, mais aucune large bande entre 32003200 et 3600cm−13600\ \mathrm{cm^{-1}}. Interpréter ces deux observations.

  9. Une chromatographie sur couche mince donne Rf=0,18R_f=0{,}18 pour l’éthanol, Rf=0,62R_f=0{,}62 pour l’ester témoin et une unique tache à Rf=0,62R_f=0{,}62 pour le produit. Conclure avec prudence sur l’identité et la pureté.

INDICE SI TU BLOQUES

Pour l’acide commercial, la chaîne de calcul est V→msolution→mpur→nV\to m_{\mathrm{solution}}\to m_{\mathrm{pur}}\to n. Pour choisir la phase, compare la densité de l’ester à celle de la phase aqueuse, proche de 1.

Correction du problème J - Synthétiser et identifier un arôme fruité

1. Groupes caractéristiques.

L’éthanol porte un groupe hydroxyle −OH\mathrm{-OH} : famille des alcools. L’acide éthanoïque porte un groupe carboxyle −C(=O)OH\mathrm{-C(=O)OH} : famille des acides carboxyliques. Le produit porte le groupe −C(=O)O−\mathrm{-C(=O)O-} : famille des esters. Il faut associer le nom du groupe et celui de la famille, et non répondre seulement « oxygène » ou « carbonyle ».

2. Chauffage à reflux.

Le chauffage augmente la vitesse de réaction. Le réfrigérant condense les vapeurs et les renvoie dans le ballon : on peut chauffer longtemps à la température d’ébullition du mélange sans perte importante de matière. Le reflux ne rend pas à lui seul une réaction totale et ne déplace pas nécessairement l’équilibre.

3. Masse d’acide pur.

Données et inconnue. La donnée de pureté porte sur la masse de la solution commerciale. Relation littérale. msolution=ρbVb,macidepur=Pmsolution.m_{\mathrm{solution}}=\rho_bV_b, \qquad m_{\mathrm{acide\ pur}}=P\,m_{\mathrm{solution}}. Application numérique. msolution=1,05×8,00=8,40g,m_{\mathrm{solution}}=1{,}05\times8{,}00=8{,}40\ \mathrm{g}, macidepur=0,990×8,40=8,32g.m_{\mathrm{acide\ pur}}=0{,}990\times8{,}40=8{,}32\ \mathrm{g}. Contrôle d’unité et de sens. La masse pure doit être légèrement inférieure à la masse commerciale, puisque la pureté vaut 99%99\,\%.

4. Quantités initiales et limitant.

Application numérique. na,0=8,8046,07=1,91×10−1mol,n_{a,0}=\frac{8{,}80}{46{,}07}=1{,}91\times10^{-1}\ \mathrm{mol}, nb,0=8,3260,05=1,38×10−1mol.n_{b,0}=\frac{8{,}32}{60{,}05}=1{,}38\times10^{-1}\ \mathrm{mol}. La stœchiométrie est 1:1. L’acide fournit la plus petite quantité rapportée au coefficient ; il est le réactif stœchiométriquement limitant. L’éthanol est introduit en excès, ce qui peut déplacer l’équilibre vers l’ester mais ne change pas les coefficients stœchiométriques.

5. Masse théorique et rendement d’isolement.

Relation littérale. Si la transformation était totale, nE,th=nb,0=1,38×10−1moln_{E,\mathrm{th}}=n_{b,0}=1{,}38\times10^{-1}\ \mathrm{mol}. Application numérique. mE,th=nE,thME=1,38×10−1×88,11=12,2g.m_{E,\mathrm{th}}=n_{E,\mathrm{th}}M_E =1{,}38\times10^{-1}\times88{,}11 =12{,}2\ \mathrm{g}. Puis η=mEmE,th=9,1512,2=0,750=75,0%.\eta=\frac{m_E}{m_{E,\mathrm{th}}} =\frac{9{,}15}{12{,}2}=0{,}750=75{,}0\,\%. Contrôle d’unité et de sens. Le rendement est sans unité et inférieur à 100%100\,\%. Il intègre ici à la fois la composition d’équilibre, les éventuelles réactions concurrentes et les pertes lors de l’isolement ; il suppose aussi le produit pesé pur et sec.

6. Position de la phase organique.

La densité de l’ester pur vaut 0,900{,}90, inférieure à celle de la phase aqueuse, voisine de 1 ou légèrement supérieure lorsqu’elle contient des sels. Si la phase organique est majoritairement constituée d’ester et d’un solvant organique moins dense que l’eau, elle se situe donc au-dessus. Cette conclusion reste une prévision fondée sur la composition annoncée : en pratique, on identifie les phases et l’on ne transforme jamais « la phase organique est en haut » en règle générale.

7. Lavage à l’hydrogénocarbonate.

L’ion hydrogénocarbonate neutralise l’acide éthanoïque résiduel et le transforme en ion éthanoate, soluble dans la phase aqueuse. L’équation-bilan, avec les phases pertinentes, est CH3COOH(org)+HCO3−(aq)→CH3COO−(aq)+CO2(g)+H2O(l).\mathrm{CH_3COOH(org)+HCO_3^-(aq)\longrightarrow CH_3COO^-(aq)+CO_2(g)+H_2O(l)}. Dans une ampoule fermée, le dioxyde de carbone augmente la pression : il faut dégazer régulièrement, ampoule retournée et dirigée loin des personnes.

8. Spectre IR.

La bande intense vers 1740cm−11740\ \mathrm{cm^{-1}} est compatible avec l’élongation d’une liaison carbonyle C=O\mathrm{C=O} d’ester. L’absence de large bande entre 32003200 et 3600cm−13600\ \mathrm{cm^{-1}} indique qu’il ne reste pas de quantité détectable d’alcool portant un groupe O–H dans l’échantillon analysé. Un spectre IR s’interprète par un faisceau d’indices, pas par une bande isolée.

9. CCM.

La tache du produit a le même rapport frontal que l’ester témoin dans les mêmes conditions : cela soutient l’identification de l’ester. L’absence de tache à Rf=0,18R_f=0{,}18 suggère que l’éthanol n’est plus détecté. Une unique tache ne prouve pas une pureté absolue : une impureté peut ne pas être révélée, être trop peu concentrée ou avoir le même RfR_f.

RÉDACTION CONCOURS POSSIBLE

mb=ρbVbP=8,32gm_b=\rho_bV_bP=8{,}32\ \mathrm{g}, donc nb,0=0,138moln_{b,0}=0{,}138\ \mathrm{mol}, tandis que na,0=8,80/46,07=0,191moln_{a,0}=8{,}80/46{,}07=0{,}191\ \mathrm{mol}. La stœchiométrie étant 1:1, l’acide est le réactif stœchiométriquement limitant. Pour une transformation totale, mE,th=nb,0ME=12,2gm_{E,\mathrm{th}}=n_{b,0}M_E=12{,}2\ \mathrm{g}, puis η=9,15/12,2=75,0%\eta=9{,}15/12{,}2=75{,}0\,\%.

Problème K - Diluer puis étudier une eau oxygénée

Une solution commerciale de peroxyde d’hydrogène contient 30,0%30{,}0\,\% en masse de H2O2\mathrm{H_2O_2} et possède une densité d=1,11d=1{,}11. On donne M(H2O2)=34,0g⋅mol−1M(\mathrm{H_2O_2})=34{,}0\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}} et ρeau=1,00g⋅mL−1\rho_{\mathrm{eau}}=1{,}00\ \mathrm{g\cdot mL^{-1}}.

Préparation. On prélève 25,0mL25{,}0\ \mathrm{mL} de solution commerciale et on complète à 250,0mL250{,}0\ \mathrm{mL}.

  1. Calculer la concentration molaire cmc_m de la solution commerciale en raisonnant sur un litre.

  2. Calculer la concentration c0c_0 de la solution diluée. Vérifier le résultat par le facteur de dilution.

Décomposition suivie par dégagement gazeux. On place Vs=10,0mLV_s=10{,}0\ \mathrm{mL} de solution diluée dans un erlenmeyer, puis on ajoute un catalyseur. La réaction est : 2H2O2(aq)→O2(g)+2H2O(l).2\,\mathrm{H_2O_2(aq)}\longrightarrow\mathrm{O_2(g)}+2\,\mathrm{H_2O(l)}. Le volume de dioxygène recueilli à 25,0∘C25{,}0\,{}^\circ\mathrm C et 1,00bar1{,}00\ \mathrm{bar} est mesuré au cours du temps.

Données cinétiques du dégagement de dioxygène
t(min)t\ (\mathrm{min}) 0 2 4 6 8 10 15 20 30
V(O2)(mL)V(\mathrm{O_2})\ (\mathrm{mL}) 0 35 60 78 91 100 112 117 120
  1. Calculer la quantité initiale de peroxyde d’hydrogène dans l’erlenmeyer.

  2. Construire un tableau d’avancement et exprimer la quantité de dioxygène formée en fonction de l’avancement ξ\xi.

  3. En supposant la transformation totale, calculer ξmax\xi_{\max} puis le volume théorique final de dioxygène avec pV=nRTpV=nRT, R=8,314J⋅mol−1⋅K−1R=8{,}314\ \mathrm{J\cdot mol^{-1}\cdot K^{-1}}.

  4. Comparer le plateau expérimental au volume théorique et proposer une interprétation.

  5. Tracer V(O2)=f(t)V(\mathrm{O_2})=f(t) ou exploiter la courbe ci-dessous. Définir le temps de demi-réaction à partir de l’avancement, puis montrer comment le lire ici sans connaître l’ordre de la réaction.

  6. Estimer t1/2t_{1/2}.

  7. Expliquer ce que changerait l’ajout d’une plus grande quantité du même catalyseur sur la durée de l’expérience et sur le volume final, toutes choses égales par ailleurs.

Courbe du volume de dioxygène formé en fonction du temps, avec lecture du temps de demi-réaction.
Lecture graphique du temps de demi-réaction.

INDICE SI TU BLOQUES

Le plateau est proportionnel à ξmax\xi_{\max}. La moitié de l’avancement final correspond donc à la moitié du volume gazeux final, puisque le dioxygène est initialement absent.

Correction du problème K - Diluer puis étudier une eau oxygénée

1. Concentration commerciale.

Choix de méthode. Raisonnons sur 1,00L1{,}00\ \mathrm{L}, comme dans les problèmes G et H : ce choix est volontairement réactivé jusqu’à devenir automatique. Application numérique. La masse d’un litre de solution est msolution=dρeauV=1,11×1,00×1000=1110g.m_{\mathrm{solution}}=d\rho_{\mathrm{eau}}V =1{,}11\times1{,}00\times1000=1110\ \mathrm{g}. La masse de peroxyde d’hydrogène vaut m(H2O2)=0,300×1110=333g.m(\mathrm{H_2O_2})=0{,}300\times1110=333\ \mathrm{g}. Donc n=33334,0=9,79moletcm=9,79mol⋅L−1.n=\frac{333}{34{,}0}=9{,}79\ \mathrm{mol} \qquad\text{et}\qquad c_m=9{,}79\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Contrôle d’unité et de sens. Une solution à 30%30\,\% de petite molécule peut être très concentrée : la valeur élevée n’est pas, à elle seule, une anomalie.

2. Concentration après dilution.

Relation littérale. cmVp=c0Vf.c_mV_p=c_0V_f. Application numérique. c0=cmVpVf=9,79×25,0250,0=0,979mol⋅L−1.c_0=c_m\frac{V_p}{V_f} =9{,}79\times\frac{25{,}0}{250{,}0} =0{,}979\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Le facteur de dilution vaut F=250,0/25,0=10,0F=250{,}0/25{,}0=10{,}0 : 9,79/10=0,9799{,}79/10=0{,}979, ce qui vérifie le résultat.

3. Quantité initiale dans l’erlenmeyer.

Données et inconnue. Vs=10,0mL=1,00×10−2LV_s=10{,}0\ \mathrm{mL}=1{,}00\times10^{-2}\ \mathrm{L}. Application numérique. n0(H2O2)=c0Vs=0,979×1,00×10−2=9,79×10−3mol.n_0(\mathrm{H_2O_2})=c_0V_s =0{,}979\times1{,}00\times10^{-2} =9{,}79\times10^{-3}\ \mathrm{mol}.

4. Tableau d’avancement.

Stœchiométrie de la décomposition du peroxyde d’hydrogène
État du système H2O2\mathrm{H_2O_2} O2\mathrm{O_2} H2O\mathrm{H_2O}
initial n0n_0 0 solvant
variation −2ξ-2\xi +ξ+\xi +2ξ+2\xi
final n0−2ξn_0-2\xi ξ\xi solvant +2ξ+2\xi

Ainsi n(O2)=ξn(\mathrm{O_2})=\xi puisque le dioxygène est initialement absent.

5. Volume final théorique.

Relation littérale. La condition n0−2ξmax=0n_0-2\xi_{\max}=0 donne ξmax=n02=4,90×10−3mol.\xi_{\max}=\frac{n_0}{2}=4{,}90\times10^{-3}\ \mathrm{mol}. La quantité finale théorique de dioxygène vaut donc 4,90×10−3mol4{,}90\times10^{-3}\ \mathrm{mol}.

Avec T=25,0+273,15=298,15KT=25{,}0+273{,}15=298{,}15\ \mathrm{K} et p=1,00×105Pap=1{,}00\times10^5\ \mathrm{Pa}, Vth=nRTp=4,90×10−3×8,314×298,151,00×105=1,21×10−4m3.V_{\mathrm{th}}=\frac{nRT}{p} =\frac{4{,}90\times10^{-3}\times8{,}314\times298{,}15}{1{,}00\times10^5} =1{,}21\times10^{-4}\ \mathrm{m^3}. Or 1m3=106mL1\ \mathrm{m^3}=10^6\ \mathrm{mL}, donc Vth=121mL.\boxed{V_{\mathrm{th}}=121\ \mathrm{mL}}. Contrôle d’unité et de sens. Pa⋅m3=J\mathrm{Pa\cdot m^3}=\mathrm{J} ; le calcul fournit bien un volume en mètres cubes.

6. Plateau expérimental.

Le plateau est voisin de 120mL120\ \mathrm{mL}, très proche des 121mL121\ \mathrm{mL} prévus. L’écart relatif est d’environ 1%1\,\%. Il est compatible avec les arrondis et de modestes pertes de gaz ou incertitudes de lecture ; les seules données présentes ne permettent pas d’identifier une cause unique.

7. Lecture du temps de demi-réaction.

Par définition, t1/2t_{1/2} est la date à laquelle l’avancement a atteint la moitié de sa valeur finale : ξ(t1/2)=ξf2.\xi(t_{1/2})=\frac{\xi_f}{2}. Comme n(O2)=ξn(\mathrm{O_2})=\xi et que, à pp et TT fixés, V(O2)V(\mathrm{O_2}) est proportionnel à n(O2)n(\mathrm{O_2}), on cherche la moitié du plateau : V1/2≃1202=60mL.V_{1/2}\simeq\frac{120}{2}=60\ \mathrm{mL}. La droite horizontale V=60mLV=60\ \mathrm{mL} coupe la courbe vers t=4,0mint=4{,}0\ \mathrm{min} ; on projette ensuite sur l’axe du temps.

8. Valeur.

t1/2≃4,0min.\boxed{t_{1/2}\simeq4{,}0\ \mathrm{min}}. Cette lecture ne suppose ni ordre 1, ni loi exponentielle : elle utilise seulement la définition et la proportionnalité entre le volume gazeux et l’avancement.

9. Effet du catalyseur.

Une plus grande quantité de catalyseur disponible accélère en général la transformation : le plateau est atteint plus tôt et t1/2t_{1/2} diminue. Le catalyseur n’apparaît pas dans le bilan et ne modifie ni les quantités initiales ni l’état d’équilibre ; le volume final théorique reste donc le même si la transformation atteint le même état final.

RÉDACTION CONCOURS POSSIBLE

La solution commerciale contient 0,300×1110=333g0{,}300\times1110=333\ \mathrm{g} de H2O2\mathrm{H_2O_2} par litre, soit cm=333/34,0=9,79mol⋅L−1c_m=333/34{,}0=9{,}79\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. La dilution au dixième donne c0=0,979mol⋅L−1c_0=0{,}979\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Dans 10,0mL10{,}0\ \mathrm{mL}, n0=9,79×10−3moln_0=9{,}79\times10^{-3}\ \mathrm{mol}, donc nf(O2)=n0/2=4,90×10−3moln_f(\mathrm{O_2})=n_0/2=4{,}90\times10^{-3}\ \mathrm{mol} et Vf=121mLV_f=121\ \mathrm{mL} à 25∘C25\,{}^\circ\mathrm C et 1bar1\ \mathrm{bar}. La moitié du plateau, 60mL60\ \mathrm{mL}, est atteinte vers 4,0min4{,}0\ \mathrm{min}.

BILAN DU SAS LYCÉE · NE PAS SE MENTIR

Tu es prêt à quitter ce chapitre si tu sais, sans modèle : (1) choisir la bonne grandeur ; (2) convertir avant le remplacement ; (3) utiliser une densité et un titre massique ; (4) distinguer solution mère et solution diluée ; (5) construire un tableau d’avancement ; (6) lire une équivalence, une droite et un plateau ; (7) terminer chaque calcul par une phrase chimique. Une fragilité sur l’un de ces gestes n’est pas une condamnation : c’est un point de reprise identifié.

La copie solide en six lignes

Nommer l’espèce ; convertir les données ; écrire la relation littérale ; isoler l’inconnue ; remplacer avec des unités compatibles ; contrôler signe, ordre de grandeur et sens chimique. Ce gabarit ne ralentit pas : il évite de recommencer.

Plan de révision espacée

  1. Refaire les huit questions directes sans calculatrice pour les relations.

  2. Refaire les problèmes B et D en cachant la correction ; noter la première divergence.

  3. Résoudre le problème F avec une autre concentration cible et expliquer oralement chaque conversion.

Sources du chapitre

Programme officiel, rubrique calculs et transformations ; calibration par les rapports 2007–2026 ; rappels de Première/Terminale.