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Laquelle des solutions suivantes vous attendez-vous à ce qu’elle ait la pression de vapeur la plus basse ? Supposons que toutes les solutions soient à la même température. (A) La solution d’urée à 0,2 molaire, (B) la solution de MgSO4 à 0,2 molaire, (C) la solution de KCl à 0,2 molaire, (D) la solution d’AlCl3 à 0,2 molaire, (E) la solution de LiBr à 0,2 molaire.
Dans cette question, on nous donne cinq solutions différentes qui sont à la même température et ont la même concentration molaire, qui est de 0,2 molaire. La concentration molaire exprime la concentration d’une solution en nombre de moles de particules de soluté par litre de solution. Chaque solution contient un soluté différent dissous dans l’eau. Les solutés qui sont des composés ioniques se dissocient en au moins deux ions lorsqu’ils sont dissous en solution. Par exemple, lorsque le composé ionique chlorure de sodium se dissout dans l’eau, chaque unité de chlorure de sodium se dissocie en deux particules, un ion chlorure et un ion sodium. Les solutés des choix de réponse (B) à (E) sont des composés ioniques car, comme le chlorure de sodium, ils sont composés d’un cation métallique chargé positivement et d’un anion non métallique ou polyatomique chargé négativement.
Les solutés qui sont des composés covalents à l’exclusion des acides ne se dissocient pas en plus d’une particule lorsqu’ils se dissolvent dans l’eau. Lorsque le saccharose, qui est composé de trois types différents de non-métaux, se dissout dans l’eau, les molécules de saccharose ne se dissocient pas en plus d’une particule. Elles restent sous forme de molécules intactes dans la solution. Le soluté dans le choix de réponse (A) est l’urée. La formule moléculaire de l’urée est CH4N2O. Nous pouvons voir qu’une molécule d’urée est composée uniquement d’atomes non métalliques, ces atomes seront donc reliés par des liaisons covalentes. L’urée est donc un composé covalent, et nous ne nous attendons pas à ce que l’urée se dissocie en ions lorsqu’elle est dissoute dans l’eau.
Il est important de savoir que les solutés dans tous les choix de réponse sont également non volatils, ce qui signifie simplement qu’une fois dissous, ces solutés ne s’évaporent pas pour former de la vapeur.
Tout d’abord, la pression de vapeur est la pression d’équilibre exercée par la vapeur à la surface de la phase liquide dans un récipient fermé. La vapeur au-dessus du liquide est formée par le processus d’évaporation. Lorsqu’un soluté est dissous dans un solvant tel que l’eau, les particules de soluté interfèrent avec l’évaporation des particules de solvant. Il en résulte que moins de vapeur se forme au-dessus de la solution, ce qui signifie que la pression de vapeur diminue. Plus il y a de particules de soluté dissoutes dans une solution, plus la pression de vapeur est basse. Les propriétés d’une solution qui sont affectées par le nombre de particules de soluté, telles que la pression de vapeur, sont appelées propriétés colligatives.
Pour déterminer laquelle des solutions aura la pression de vapeur la plus basse, nous devrons déterminer lequel des solutés produit le plus de particules lorsqu’ils sont dissous en solution. Commençons par le choix de réponse (A). Nous savons que l’urée est un composé covalent et ne se dissociera pas en ions lorsqu’elle se dissout dans l’eau pour former une solution. Par conséquent, la solution contiendra 0,2 mole de molécules d’urée par litre. Le soluté dans le choix de réponse (B) est le composé ionique sulfate de magnésium. Écrivons une équation chimique pour représenter le sulfate de magnésium qui se dissout dans l’eau.
Lorsque le sulfate de magnésium se dissout dans l’eau, chaque unité de sulfate de magnésium se dissocie en deux ions, l’ion magnésium et l’ion sulfate. Si toutes les unités de sulfate de magnésium dans un litre de solution se sont dissociées, alors il y aura 0,2 mole d’ions magnésium et 0,2 mole d’ions sulfate. Par conséquent, il y aura un total de 0,4 moles d’ions dissous dans la solution. Continuons à écrire des équations pour représenter la dissolution des solutés restants dans l’eau.
En ce qui concerne le choix de réponse (C), lorsque le composé ionique chlorure de potassium se dissout dans l’eau, chaque unité se dissocie en deux ions, l’ion potassium et l’ion chlorure. Si toutes les unités de chlorure de potassium se dissocient dans un litre de la solution, alors il y aura un total de 0,4 moles d’ions dissous dans la solution. En ce qui concerne le choix de réponse (D), lorsque le composé ionique chlorure d’aluminium se dissout dans l’eau, chaque unité se dissocie en quatre ions au total, un ion aluminium et trois ions chlorure. Cela signifie que dans un litre de solution, il y aura 0,2 mole d’ions aluminium et trois fois 0,2 mole d’ions chlorure. Par conséquent, la solution de chlorure d’aluminium contiendra 0,8 mole d’ions dissous par litre.
Enfin, dans le choix de réponse (E), lorsque le composé ionique bromure de lithium se dissout dans l’eau, chaque unité se dissocie en deux ions, l’ion lithium et l’ion bromure. Si toutes les unités de bromure de lithium contenues dans un litre de solution se dissocient, il y aura alors 0,2 mole d’ions lithium et 0,2 mole d’ions bromure. Par conséquent, la solution de bromure de lithium contiendra 0,4 mole d’ions dissous par litre. Comme le chlorure d’aluminium se dissocie pour former le plus grand nombre de particules de soluté dissous, la solution de chlorure d’aluminium aura la pression de vapeur la plus basse.
« Laquelle des solutions suivantes vous attendez-vous à ce qu’elle ait la pression de vapeur la plus faible ? » La solution d’AlCl3 à 0,2 molaire, ou le choix de réponse (D).
