01-qtte-de-matiere

Bel Arbi Abdelmajid (98 748 769)
-
5
-
Calcul de la quantité de matière d’une substance
I-) Comment déterminer la quantité de matière d’un composé chimique A dans
n’importe quelle situation ?
Lorsqu'on indique un nombre d'entités chimiques (atomes, molécules, ions) on exprime une
quantité de matière. Celle-ci est exprimée en mole (symbole : mol)
1
er
cas-) La substance est un corps pur à l’état gazeux
2
ème
cas-) La substance est un corps pur à l’état liquide ou solide
On en déduit
Si A est un corps
pur gazeux
Sa quantité de matière n(A) est (en mol ):
n(A) = V / Vm
Le volume V (en L) qu’il occupe
La valeur du volume molaire V
M
(enL.mol
-
1
)
On connaît
On cherche dans l’énoncé
On en déduit
La masse m(A) du gaz (en
La masse molaire M(A) du gaz en g.mol
-
1
On connaît
La quantité de matière n(A) est :
n(A) = m(A) / M(A)
On calcule
Si A est un corps pur
liquide ou solide
Le volume qu’il occupe V (en L)
On
connaît
On connaît
On
co
nnaît
Sa masse m(A) (en g )
Sa masse volumique (A)
(en g.L
-1
)
Sa densité d (sans unité):
d = (A) / (eau)
On connaît
On ca
l
cule
Sa masse molaire M(A)
en (g.mol
-1
)
On en d
é
duit
La quantité de matière n(A)
est : n(A) = m(A) / M(A)
Sa masse volumique :
(A) = d  (eau)
Sa masse m(A) (en g ):
m(A) = (A)  V
On en
déduit
On en d
é
duit
On en
déduit
On en d
é
duit

Bel Arbi Abdelmajid (98 748 769)
-
6
-
Calcul de la quantité de matière d’une substance
3
ème
cas-) La substance est dissoute en solution aqueuse
II-) Applications :
Exercice n°1 :
I- Préparation d'une solution d'iodure de potassium et dilution.
On donne la liste du matériel disponible au laboratoire de chimie:
Erlenmeyer : 100 mL
Burette graduée : 25 mL
Pipettes jaugées : 1,00 mL ; 10,0 mL ; 20,0 mL
Eprouvettes graduées : 10 mL ; 100 mL
Pissette d’eau distillée
Béchers : 100 mL ; 250 mL
Fioles jaugées : 50,0 mL; 100 mL; 250 mL
500 mL ; 1,00 L ; 2,00 L
Pipettes graduées : 10 mL ; 20 mL
Pipette simple
Pipeteur
1°/ On souhaite préparer un volume V = 500 mL d'une solution S
1
d'iodure de potassium (KI)
de concentration C
1
=0,40 mol.L
-1
.
On dispose d'iodure de potassium solide de masse molaire M(KI)= 166,0 g.mol
-1
.
a- Quelle masse de solide faut-il prélever pour préparer cette solution ?
b- Donner le protocole de la préparation de la solution S
0
par dissolution.
2°/ On souhaite préparer une solution S’
1
de concentration C'
1=4,0.10
-2
mol.L
-1
et de volume
V'
1=100mL à partir de la solution S
0
.
a- Comment s'appelle cette méthode ?
b- Proposer un protocole expérimental (en utilisant la liste de matériel). On justifiera
soigneusement le choix de la verrerie utilisée.
3°/ Préparation d'un mélange réactionnel.
On dispose de deux béchers (A) et (B) contenant successivement un volume V
1
=60mL de la
solution S
1
et un volume V
2
=100mL d’une solution S
2
de peroxodisulfate de potassium
K
2
S
2
O
8
de concentration molaire C
2
=4.10
-2
mol.L
-1
Si A est dissous en
solution
Sa masse m(A): m(A) = C ’ (A) V
solution
Sa concentration massique C ’ (A) en g.L
-
1
Le volume de solution V
solution
(en L)
On connaît
On connaît aussi
On en déduit
Sa concentration molaire C(A) (en mol.L
-
1
)
le volume de solution V
solution
(en L)
On connaît
La quantité de matière n(A) est :
n(A) = C(A)  V
solution
On connaît aussi
On en déduit
Puis on calcule
Sa masse
m
o
laire M(A)
Sa quantité de matière : n(A) = m(A) / M(A)
On en
déduit

Bel Arbi Abdelmajid (98 748 769)
-
7
-
Calcul de la quantité de matière d’une substance
A la date t=0 on mélange les contenus des deux
béchers.
Calculer la concentration molaire initiale des ions
iodures (I
-
), des ions peroxodisulfate (S
2
O
82–
) et des
ions potassium (K
+
) dans le mélange obtenu.
Exercice n°2 :
ol de masse volumique -1-de propan
3
=37,5cm
1
VOn mélange à la date t=0, un volume
d’acide méthanoïque de masse volumique
3
=19,2 cm
2
Vvolume et un
3-
=0,8 g.cm
1
ρ
.
1-
g.mol ) = 16(OM,
1-
) = 1g.mol(HM ,
1-
12g.molM(C) =: On donne .
3-
=1,2g.cm
2
ρ
1°/ Donner les formules brutes et les formules semi-développées du propan-1-ol et d’acide
méthanoïque.
2°/ Calculer la composition molaire initiale du mélange réactionnel.
Exercice n°3 :
On mélange à la date t=0, un volume V
1
=40cm
3
d’une solution aqueuse de sulfate de fer III :
Fe
2
(SO
4
)
3
de concentration molaire C
1
=0,1 mol.L
-1
et un volume V
2
=60 cm
3
d’une solution
aqueuse d’hydroxyde de sodium NaOH de concentration molaire C
2
=0,2 mol.L
-1
.
1°/ Ecrire l’équation de la réaction sachant qu’il se forme un précipité d’hydroxyde de fer III :
Fe(OH)
3
.
2°/ Calculer la concentration molaire initiale d’ions fer III (Fe
3+
) et d’ions hydroxyde (OH
–
)
dans le mélange
3°/ Calculer la masse d’hydroxyde de fer III formé. M(Fe) = 56 g.mol
-1
; M(O) = 16 g.mol
-1
et
M(H) = 1 g.mol
-1
Exercice n°4 :
On étudie la réaction d’estérification de l’acide méthanoïque (HCOOH) avec le propan-1-ol
(CH
3
CH
2
CH
2
OH). Pour cela on mélange 19,2 mL d’acide avec 37,5 mL d’alcool et on
maintient la température du mélange obtenu à une valeur constante tout au long de
l’expérience.
1°/ Montrer que le mélange est équimolaire et que le nombre de mole de chacun des deux
réactifs est de 0,5 mole.
On donne : * ρ(propan-1-ol) = 0,8g.cm
-3
; ρ(acide méthanoïque) = 1,2g.cm
-3
.
* Les masses molaires : M(propan-1-ol) = 60 g.mol
-1
; M(HCOOH) = 46 g.mol
-1
2°/ Ecrire l’équation de la réaction d’estérification et donner ses caractères.
3°/ On prélève un volume V = 2mLdu mélange toutes les 5min et après refroidissement on
dose l’acide restant avec une solution de soude (NaOH) de concentration C
B
= 1mol.L
-1
a- Calculer la quantité de matière d’acide n
0
contenu initialement dans le volume V.
b- Etablir l’expression de la quantité de matière d’ester dans le volume V à un instant t en
fonction de n
0
, C
B
et V
B
.
C
1
=0.4mol.L
-1
V
1
= 60 mL
KI
(
A
)
C
2
=0.04 mol.L
-
1
V
= 100 mL
K
(
B
)