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Physique-Chimie 2de

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ACTIVITÉ EXPÉRIMENTALE


2
L’électroneutralité à toutes les échelles





La préparation de solutions ioniques occupe une part importante du temps de travail d’un technicien de laboratoire au lycée.

➜ Comment comptabiliser les éléments ioniques à partir d’une masse de composé dissout ?


Par intuition

Solides ioniques et solutions électrolytiques sont électriquement neutres. Contiennent-ils autant de cations que d’anions ?


Doc. 1
Quelques exemples de solutés

Une solution aqueuse s’obtient en introduisant un soluté (solide, liquide ou gaz) dans de l’eau distillée.

Exemple de solutés :
• solide ionique : sel de cuisine (NaCl\text{NaCl}) ;
• solide ionique : fluorure de calcium (CaF2\text{CaF}_2) ;
• gazeux : chlorure d’hydrogène (HCl\text{HCl}).

Cas de la dissolution de CaF2\text{CaF}_2 dans l’eau :
CaF2(s)Ca2+(aq)+2F(aq).\mathrm{CaF}_{2}(\mathrm{s}) \rightarrow \mathrm{Ca}^{2+}(\mathrm{aq})+2 \, \mathrm{F}^{-}(\mathrm{aq}).

Doc. 2
Le sel à l’échelle microscopique

Les solides ioniques ont très souvent une structure dite cristalline. Un cristal se caractérise par une disposition parfaitement ordonnée des ions qui le constituent.
Cette structure est due aux interactions électriques entre ces ions.

Ex : NaCl.\text{NaCl}.
Le sel à l’échelle microscopique

Légende : Na+ : en bleu ; Cl- : en vert.

Doc. 3
Matériel nécessaire

Matériel nécessaireg

Données

Formules et masses (en 10-26 kg) de quelques cations (ions positifs) :

  • H+\text{H}^+ : 0,167 - ion hydrogène ;
  • Na+\text{Na}^+ : 3,82 - ion sodium ;
  • Ca2+\text{Ca}^{2+} : 6,66 - ion calcium.

  • Formules et masses (en 10-26 kg) de quelques anions (ions négatifs) :

  • Cl\text{Cl}^-: 5,89 - ion chlorure ;
  • F\text{F}^- : 3,15 - ion fluorure.

  • Compétence

    MATH : Pratiquer le calcul numérique (proportionnalité)

    Questions

    Voir les réponses
    1. Doc. 1 et 2 Écrire l’équation de dissolution du sel de cuisine dans l’eau.


    2. Doc. 3 Choisir le matériel nécessaire à la préparation d’une eau salée de concentration 7,0 g/L et justifier le choix.


    3. Réaliser la préparation de 100 mL d’eau salée à 7,0 g/L.


    4. Déterminer la quantité d’ions chlorure et d’ions sodium qui sont introduits lors de la préparation de 100 mL de solution à 7,0 g/L.


    5. Reprendre les questions 1. et 4. pour les autres solutés proposés dans le doc. 1.

    Synthèse de l'activité

    Voir les réponses
    La quantité de cations et la quantité d’anions sont-elles identiques pour respecter l’électroneutralité de la solution ? Justifier.
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