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) 1er cas-) La substance est un corps pur à l’état gazeux Si A est un corps pur gazeux On On connaît connaît La masse m(A) du gaz (en Le volume V (en L) qu’il occupe On calcule On cherche dans l’énoncé La valeur du volume molaire VM (enL.mol-1) La masse molaire M(A) du gaz en g.mol-1 On en déduit On en déduit Sa quantité de matière n(A) est (en mol ): n(A) = V / Vm La quantité de matière n(A) est : n(A) = m(A) / M(A) 2ème cas-) La substance est un corps pur à l’état liquide ou solide Si A est un corps pur liquide ou solide On connaît On connaît Le volume qu’il occupe V (en L) On connaît Sa masse volumique (A) (en g.L-1) On en déduit Bel Arbi Abdelmajid (98 748 769) Sa masse m(A) (en g ): m(A) = (A) V Sa masse molaire M(A) en (g.mol-1) On en On en déduit déduit Sa masse volumique : (A) = d (eau) On calcule On connaît Sa densité d (sans unité): d = (A) / (eau) On en Sa masse m(A) (en g ) On en déduit déduit La quantité de matière n(A) est : n(A) = m(A) / M(A) -5- Calcul de la quantité de matière d’une substance 3ème cas-) La substance est dissoute en solution aqueuse Si A est dissous en solution On On connaît connaît Sa concentration molaire C(A) (en mol.L-1 ) Sa concentration massique C ’ (A) en g.L-1 On connaît aussi On connaît aussi le volume de solution Vsolution (en L) Le volume de solution Vsolution (en L) On en déduit On en déduit La quantité de matière n(A) est : n(A) = C(A) Vsolution Sa masse m(A): m(A) = C ’ (A) Vsolution Puis on calcule Sa masse molaire M(A) On en déduit Sa quantité de matière : n(A) = m(A) / M(A) 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 S1 d'iodure de potassium (KI) de concentration C1 =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 S0 par dissolution. 2°/ On souhaite préparer une solution S’1 de concentration C1' =4,0.10-2 mol.L-1 et de volume V1' =100mL à partir de la solution S0. 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 V1=60mL de la solution S1 et un volume V2=100mL d’une solution S2 de peroxodisulfate de potassium K2S2O8 de concentration molaire C2=4.10-2 mol.L-1 Bel Arbi Abdelmajid (98 748 769) -6- 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 (S2O82–) et des ions potassium (K+) dans le mélange obtenu. (A) (B) KI C1=0.4mol.L-1 V1 = 60 mL C2=0.04Kmol.L1 V = 100 mL Exercice n°2 : On mélange à la date t=0, un volume V1 =37,5cm3 de propan-1-ol de masse volumique ρ1=0,8 g.cm-3 et un volume V2=19,2 cm3 d’acide méthanoïque de masse volumique ρ2=1,2g.cm-3. On donne : M(C) =12g.mol-1, M(H) = 1g.mol-1, M(O) = 16 g.mol-1. 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 V1 =40cm3 d’une solution aqueuse de sulfate de fer III : Fe2(SO4)3 de concentration molaire C1=0,1 mol.L-1 et un volume V2=60 cm3 d’une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium NaOH de concentration molaire C2=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 (Fe3+) 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 (CH3CH2CH2OH). 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 CB = 1mol.L-1 a- Calculer la quantité de matière d’acide n0 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 n0, CB et VB. Bel Arbi Abdelmajid (98 748 769) -7-
