Chapitre CI

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Chapitre CI
DETERMINATION DE QUANTITES DE MATIERE
I) QUANTITES DE MATIERE
1) Unité de quantité de matière
Une mole d’atomes, de molécules ou d’ions est la quantité de matière d’un
système contenant …………………………………………….. atomes, molécules ou ions.
Symbole : ……….. (aussi mmol : 1 mmol = 10-….. mol)
Exemple :
un système pour lequel la quantité de matière d’eau est égale à 1,5 mol, contient
un nombre N de molécules d’eau tel que :
N= …………………………………………….= ………………………………………………….
2) Constante d’ Avogadro NA
Le nombre N d’atomes, de molécules ou d’ions contenus dans un système est
proportionnel à la quantité de matière n correspondante :
N = ………………...
avec :
N:
………………...
N:
en ………………...
NA :
en ………………...
La constante NA , appelée constante d’Avogadro, vaut :
NA = 6,02.1023 mol-1
(sera donnée dans les énoncés)
II) DEFINIR ET CALCULER UNE MASSE ET UN VOLUME MOLAIRES
1) Masse molaire atomique
La Masse molaire atomique ……… d’un élément est la masse d’une mole d’atomes
de cet élément, les proportions des différents isotopes étant celle que l’on
rencontre dans la nature.
Elle s’exprime en ………………....
Exemple :
le chlore : 78,5% de chlore 35 et le reste de chlore 37 d’où 35,5 g.mol-1
2) Masse molaire moléculaire
La masse molaire moléculaire d’une espèce chimique représente la masse d’une
................ de ses molécules.
Elle s’exprime en ..................
Exemple :
L’acétone de formule brute : C3H6O
M(C3H6O) = ......
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3) Masse molaire ionique
La masse molaire ionique est la masse d’une …………………. d’ions.
Elle s’exprime en …………………………
La masse molaire des électrons est négligeable devant celle des atomes donc la
masse molaire d’un ion monoatomique est considérée comme égale à celle de
l’…………………………… correspondant.
Exemple :
M(Na+) = ….
De même pour un ion polyatomique, on prend la somme des masses molaires des
atomes présents dans l’ion. (calcul comme pour une molécule)
Applications
Données : masses molaires atomiques en g.mol-1 : H (1,0) ; O (16,0) ; S (32,0) ; Cu (63,5)
a) Déterminer la masse molaire de l’ion sulfate SO42-
b) Déterminer la masse molaire du sulfate de cuivre pentahydraté
c) Un verre d’eau contient 3,34.1024 molécules d’eau. Déterminer la quantité de matière
correspondante.
4) Volume molaire
VOIR TP C1
Le volume molaire , noté ……. d’une espèce chimique à l’état de gaz est le volume
occupé par une mole de cette espèce.
Il s’exprime en …………………
Vm pour un gaz est indépendant de sa nature, il ne dépend que de la T et de la P.
III) DETERMINER UNE QUANTITE DE MATIERE
1) Masse et quantité de matière
………………………………
m : en ….
ou
…………………..
avec :
n : en ....
M: en ....
d’où Utilisation de ……………………… Or :
Masse volumique: m = ……………………. d’où mesure de …………………..
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Applications
Données : (H2O) = 1 kg.L-1
d) Déterminer la masse d’eau contenue dans le verre
e) Déterminer le volume d’eau contenu dans le verre d’eau
f) La masse volumique de l’éthanol est de 790 g.L-1. Déterminer la masse de 250 mL
d’éthanol.
g) Déterminer la quantité de matière contenue dans une masse m = 10 g de sulfate de
cuivre pentahydraté.
h) L’hexane C6H14 est un solvant liquide de masse volumique  = 660 g.L-1. Déterminer le
volume d’hexane à prélever pour obtenir 0,10 mol de ce produit.
2) Volume et quantité de matière
………………………………
ou
…………………..
avec :
V : en ...
N : en ...
Vm: en ...
Applications :
i) Les conditions de température et de pression sont telles que Vm = 24 L.mol-1.
Déterminer la quantité de matière contenue dans 1 L de dichlore.
j) A température plus élevée la même quantité de dichlore occupe un volume de 1,2L.
Déterminer dans ces conditions la valeur du volume molaire.
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IV) SOLUTIONS ET CONCENTRATION
1) Solution aqueuse
Une solution est obtenue par ………………………….
Quand le soluté introduit n’est pas totalement dissout, la solution est ………………..
en ce soluté.
2) Concentration molaire
La concentration d’une espèce moléculaire A dissoute dans une solution est égale
au quotient de la ………..
Souvent appelée concentration de A, elle se note …………….. et s’exprime en
……………..…………
………………….
avec
n(A) en …………
et
V en……..
3) Concentration massique
Aussi appelé « ……………………… »
………….
Densité , d :
Rapport entre ρ du corps considéré et ρ d’un corps de référence.(eau pour liq et
solides, air pour gaz), sans …………….
Application
k )Donnée : Masse molaire de la vitamine C : M( C6H12O6) = 180 g.mol-1
Un adolescent doit absorber 75 mg de vitamine C par jour. Quelle est la quantité de
matière de vitamine C correspondante ?
Un jus de fruit contient de la vitamine C à la concentration molaire C = 2,3 mmol.L-1.
Déterminer le volume de jus de fruit qu’un adolescent doit boire pour absorber sa
quantité quotidienne de vitamine C ?
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V) EQUATION D’ETAT DES GAZ PARFAITS (GP )
GP = un modèle
Les quatre paramètres, P, T, V et n d’un gaz parfaits sont liés par la relation :
……………………………. (équation d’état des GP)
P
en ..….. (1 bar = …………….)
V
en …..
N
en ….
T
en ……. (T = t(°C) + ………………….)
R = 8,314 Pa.m3.mol-1.K-1 (sera donnée dans les énoncés)
R est la constante des gaz parfaits.
Dans les CNTP (T = 273,15 K (0°C) et P = 1,013 bar), Vm = 22,4L.mol-1
Applications :
l) Soit un flacon de 1,1 L rempli de dichlore à pression P = 1,013 bar et à la température
=20°C. Déterminer la quantité de dichlore contenue dans ce flacon.
m) A partir de l’équation d’état, montrer que le volume molaire d’un gaz parfait ne dépend
que de la température et de la pression. En déduire sa valeur dans les conditions du 1.
n) En utilisant les résultats du l) et du m), retrouver le volume de gaz contenu dans le
flacon.
EXERCICES N°15 –18- 19 P 21 à 22