Title EXERCICES + CORR MESURE DE QUANTITÉS DE MATIÈRE PAR CONDUCTIMÉTRI.pdf ✅

[email protected] 1BAC.FR A.S:21-22 PROF :SABOR MESURE DE CONDUCTIMÉTRIE :EXERCICES Exercices 1 : 1. Effectuer les conversions d'unités de concentrations molaires suivantes: a. C = 2,6.10-2 mol.L-1 =........mol.m-3 ; b. C = 78,5 mmol.m-3 = ........mol.L-1 ; c. C = 6,5.10- 2 mol.dm3 =..........mol.m-3 ; 2. Effectuer les conversions d'unités de conductivité suivantes: a. σ = 85, 4 mS.m-1 = ...............S.m-1 ; b. σ = 26,7.10-2 S.cm-1 = ...............S.m-1 ; c. σ =65,4.10-l μS.cm-1 = ...............S.m-1 ; 3. Effectuer les conversions d'unités de conductivités molaires ioniques suivantes: a. λ = 98,5.10-2 S.m2.mol-1 =......................... mS.m2.mol-1 b. λ = 5,7.103 μS.m2.mol-1 =......................... S.m2.mol-1 c. λ = 19,5 mS.m2.mol-1 =......................... S.m2.mol-1 Solution : 1. En utilisant la relation: 1m3= 103dm3 = 103L, il vient: 103 m-3= 1dm-3=1L-1 a. C = 2,6.10-2 mol.L-1 = 26 mol.m-3 ; b. C = 78,5 mmol.m-3 = 78,5.10-6 mol.L-1 ; c. C = 6,5.10- 2 mol.dm3 = 65 mol.m-3 ; 2. a. σ = 85, 4 mS.m-1 = 85,4.10-3 S.m-1 ; b. σ = 26,7.10-2 S.cm-1 = 26,7 S.m-1 ; c. σ =65,4.10-l μS.cm-1 = 65,4 .10-5 S.m-1 ; 3. a. λ = 98,5.10-2 S.m2.mol-1 = 985 mS.m2.mol-1 b. λ = 5,7.103 μS.m2.mol-1 = 5,7.10-3 S.m2.mol-1 c. λ = 19,5 mS.m2.mol-1 =0,0195 S.m2.mol-1 =1,95.10-2 S.m2.mol-1 Exercices 2 : On introduit dans la cuve d'une cellule électrolytique une solution aqueuse de chlorure de sodium. Aux bornes des deux électrodes, on applique une tension alternative de valeur efficace U= 13,7 V. La mesure de l'intensité efficace du courant traversant la cellule est I = 89, 3 mA . 1. Calculer la résistance R de la cellule. 2. En déduire la valeur de la conductance de la solution étudiée. 3. Sachant la constante de la cellule a pour valeur K = 12,8cm . Déterminer la conductivité de la solution. Solution : 1. La valeur de R est donnée par la loi d'Ohm: = = = 2. = = = = 3. La relation liant la conductance G d'une solution et sa conductivité σ est : G=K. σ = = . . = : σ= 51 mS.m-1
SABOR 06 02 49 49 25 Exercices 3 : Une cellule est constituée de deux plaques métalliques parallèles de surface S , distantes de l , plongées dans une solution de conductivité σ . 1. Rappeler la relation entre la conductance G , l, S et σ en indiquant les unités. 2. Calculer la valeur théorique de la conductance G d'une solution, avec l=0, 5cm , S = 1cm2 et σ=11 91mS.cm-1 3. Une tension efficace de 12,64V appliquée aux bornes de cette cellule provoque un courant d'intensité efficace 310 mA . a. Calculer la conductance de cette cellule b. Calculer l'écart relatif entre la valeur mesurée et la valeur théorique. Solution : 1. La relation donnant la valeur théorique de la conductance d'une cellule est: = . G est exprimée en siemens (S) ; S en m2 et l en m é exprimée en siemens par mètre (S.m-1). 2. On a = . = = = 3. a- = = = b- soit 2%. L'écart est faible. Exercices 4 : On prépare une solution aqueuse S de bromure de potassium KBr . La mesure de conductivité de cette solution donne σ = 3.10-2 S.m-1 1. Ecrire l'équation de dissolution du bromure de potassium dans l'eau. 2. Calculer la concentration molaire de la solution en mal.L-1 . 3. On dilue cette solution 10 fois. Quelle est alors la valeur de la conductivité de la, solution diluée? Données: = . . et = . . Solution : 1. L'équation de dissolution du bromure de potassium dans l'eau s'écrit: KBr(,) + Bnao 2. = = = = concentration molaire de la solution est donc: = = . . . = . = . 3. On dilue cette solution 10 fois. La valeur de la conductivité est alors: = = = . . Exercices 5 : On dispose d'une solution aqueuse de sulfate de sodium (Na2SO4),, concentration c = 2, 5 mmol.L-1 La mesure de la conductance de cette solution à 25°C don la valeur 650μS. La cellule de mesure utilisée est telle que: S = lcm2 et l = lcm. Données: = . . Dêtertniner la valeur de à 25°C. Solution : La dissolution du sulfate de sodium conduit à la solution aqueuse: La conductance de cette solution s'écrit: = . = . = = . = = . = . . = . . .
SABOR 06 02 49 49 25 . = . . = . . Exercices 6 : On prépare une solution ionique de volume V= 2 L par dissolution d'une masse m de chlorure de magnésium MgCl2(S) dans l'eau. La mesure de conductivité de la solution donne: σ= 2,59.10-3 S.m-1 1. Exprimer la concentration molaire effective des ions en fonction de la concentration) c en soluté apporté. 2. Ecrire l'expression de la conductivité de la solution en fonction de c et des conductivités molaires ioniques des ions présents 3. Déterminer la masse m de chlorure de magnésium nécessaire à cette préparation -riii;tree—use m re Données: = . . et = . . Solution : 1. L'équation de dissolution de chlorure de magnésium dans l'eau s'écrit: On en déduit: = = . = . = = = 2. La conductivité de la solution en fonction de c et des conductivités molaires ioniques des ions présents s'écrit: = = . = = . = . . 3. On a donc : = . on calcule: = . = . = . 4. On en déduit la masse de chlorure de magnésium qui a été pesée: = = d'où: = . . = = . = Exercices 7 : On considère les deux, solutions suivantes: S1 : , solution de concentration molaire c1 S2 : , solution de concentration molaire c2 ; 0n prépare un mélange à l'aide de S1 et S2. Montrer que lorsque ces deux solutions sont prises à volumes égaux (V2 =V1), la Iconductivité σ du mélange s'exprime par: = σ1 et σ2 étant respectivement les conductivités de S1 et S2 . Solution : - Exprimons σ1 et σ2 pour chacune de deux solutions S1 et S2 = = . = = . - Pour le mélange: = = = = = = = Alors : = = . . Finalement : =
SABOR 06 02 49 49 25 Exercices 8 : Donnés : conductivités molaires ioniques : = . . et = . . 1. Dessiner le dispositif expérimental utilisé pour déterminer la conductance d'une portion de solution aqueuse. 2. A l'aide d'une cellule conductimétrie , on étudie une portion d'une solution aqueuse (S1) de chlorure de potassium (K+ + Cl-) de concentration C1 = 5.10-3 mol..L-1. Lorsqu'on applique la tension U1 = 0 , 8 V entre les deux plaques , l' intensité de courant électrique passant par la solution est de I1 = 3,52mA . a. calculer la conductance G1 de la portion étudiée . b. quelle est l'intensité du courant électrique 12 mesuré lorsque la tension appliquée entre les deux plaques est de U2 = 0,5 V . c. calculer la conductivité ai de la solution ( S1 ) . d. déduire la constante de la cellule K . citer les facteurs influençant sur cette constante . 3. On utilise la cellule précédente pour mesurer la conductance d'une solution aqueuse ( S2 ) de chlorure de rubidium ( Rb+ + CI-) de concentration C2 = 5.10-3 mol.L-1, on obtient la valeur G2 = 4, 53.10-3 S. Donner l'expression de σ2 la conductivité de la solution (S2) en fonction des conductivités molaires ioniques des ions Rb+ et Cl- et la concentration C2 déduire la valeur de . 4. On mélange un volume V=100mL de la solution (S1) avec le volume V = 100mL de la solution (S2) . trouver la conductivité σ3 de la solution (S3) obtenue en fonction de σ1 et σ2 puis calculer sa valeur. Solution : Exercices 15 On se propose dans cet exercice de suivre les variations de la conductivité d'une solution ionique, dans laquelle se produit une réaction faisant intervenir des espèces! ioniques. On considère une solution aqueuse d'acide chlorhydrique (H+(aq) + Cl- (aq)) de volume V= 200 mL et de concentration c = 0, 06 mol/L 1. A un instant t = 0,on introduit dans cette solution, un morceau d'aluminium métallique de masse m=0,135g Quelques secondes plus tard, on observe le déclenchement d'une transformation chimique, modélisée par l'équation: Al(s) +H+(aq) Al3+(aq) +H2(g) On considère que le volume de la solution est constant V = 200 mL et que température reste constante. On donne à cette température: ion H+ Cl- Al3+ λ en mS.m2.mol-1 35,0 7,60 18,3 M(Al)= 27 g/mol 1. Calculer σ0 la conductivité de la solution avant la réaction 2. Equilibrer l'équation de la réaction 3. Calculer les quantités de matière initiales: n1 de H+ et n2 de Al 4. En utilisant un tableau d'avancement, déterminer le réactif limitant et l'avancement xmax 5. Montrer qu'à un instant t , lorsque l'avancement est x, la conductivité de la solution s'exprime par: σ = A+B.x, en précisant l'expression et l'unité de chacune des constantes A et B. 6. Calculer A et B. 7. Comment évolue la conductivité la solution au cours de la réaction. Quelle en est la cause? Déterminer σf , conductivité de la solution à la fin de la réaction. Solution :