rappels-chimie-et-dm - STI2D

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Rappels – 1STI2D - Les bases de chimie
1. Quantité de matière et mole
Définition : Nouvelle grandeur chimique notée n exprimée en moles permettant d’exprimer quantitativement
la matière contenue dans un échantillon : N= n.NA
N: nombre d’entités ; n: quantité de matière en (mol) ; NA : constante d’Avogadro en mol-1 (NA =6,02.10 23 mol-1 ).
Exemple : Déterminer le nombre d’atomes de fer dans 3,0 moles de Fer :
2. Masse molaire
La masse molaire atomique d’un élément est la masse d’une mole d’atomes de cet élément à l’état naturel
(on tient compte des isotopes et de leur abondance relative). Elle est notée M et s’exprime en g.mol-1.
Elles sont indiquées dans la classification périodique des éléments.
Exemple : A l’état naturel, le chlore contient 75,77% de l’isotope 35 et 24,23% de l’isotope 37 : M( Cl)= 35,5g/mol
La masse molaire moléculaire est la masse d’une mole de la molécule considérée. Elle est égale à la somme
des masses molaires atomiques de chacun des atomes qui composent la molécule.
Exemple : Calculer la masse molaire d’une mole d’eau M(H2O)
La masse molaire ionique se calcule comme la masse molaire moléculaire.
Exemple : Calculer la masse molaire d’une mole d’ions sulfates M(SO42-)
3. Différentes expressions de la quantité de matière
La quantité de matière n d’un échantillon de masse m d’entités chimiques de masse molaire M s’exprime par:
Application : calculer la quantité de matière n de vitamine c contenue dans un comprimé contenant 60,0mg
de vitamine C de formule C6H8O6 :
Pour les composés liquides de masse volumique ρ= on accède à la quantité de matière n à partir du
volume de l’échantillon par:
Ou à partir de la densité :
Application : Déterminer la quantité de matière contenue dans V = 10cm3 d’acétone liquide de formule C3H6O

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Quantité de matière et volume d’un gaz :
A Température et Pression données, le volume occupé par une mole de gaz est indépendant de la nature du
gaz. Ce volume est appelé volume molaire noté Vm. Il s’exprime en L.mol-1.
À T=20°c et P=1013hPa, Vm=24,0 L.mol-1.
La quantité de matière d’un échantillon de gaz de volume V est donnée par :
Application : Déterminer la quantité de matière contenue dans un volume V=1,00L de vapeur d’eau à 500°C
sous la pression P=1,013.105Pa dans ces conditions Vm =63,4 L.mol-1 :
4. La transformation chimique
Dans le modèle de la réaction chimique, on indique la nature des réactifs et des produits, ainsi que les
proportions dans lesquelles les réactifs sont consommés et les produits formés : la réaction chimique rend
compte de ce qui se passe au cours de la transformation par un bilan macroscopique.
Exemple : Cu(s) + 2Ag+aq = Cu2+(aq) + 2 Ag(s)
5. Avancement et bilan de matière
On se propose ici de faire une étude quantitative de l’évolution de la composition d’un système chimique.
Pour cela les chimistes définissent une nouvelle grandeur : ______________________________.
Exemple : On fait brûler un morceau de charbon de bois porté à incandescence dans un flacon de dioxygène.
Il se produit du CO2 dioxyde de carbone.
La réaction cesse lorsque l’un des réactifs a disparu : Le réactif qui vient à manquer empêchant la
transformation de se poursuivre est appelé _____________________, les autres sont dits en __________.
Si tous les réactifs sont consommés à la fin de la transformation, on dit aussi que les réactifs sont en
proportions stœchiométriques.
L’____________________________ de la réaction noté ________ est la plus ____________ valeur de x pour
laquelle la quantité de matière de l’un des réactifs devient nulle.
La valeur de l’avancement maximal permet de calculer les quantités de matière de chaque espèce chimique à
l’état final.
On considère la combustion de 0,09 moles de carbone dans 0,012 moles de dioxygène O2. Construire le
tableau d’avancement de la réaction et déterminer l’avancement maximal. L’avancement maximal xmax est
atteint à l’état final :

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Equation de la réaction
C(s) + O2(g) = CO2(g)
Etat du système
Avancement
nc
nO2
nCO2
Etat initial
0
Etat intermédiaire
x
Etat final
Xmax= ____
EXERCICES – devoir maison à rendre sur feuille pour le lundi 6 janvier :
EXERCICE 1 :
EXERCICE 2 :
On considère la réaction de combustion de l’éthane C2H6(g). À l’état initial, n(C2H6)i = 1,56.10-3 mol et n(O2)i =
4,32.10-3mol. Les autres quantités de matière sont nulles.
1. Construire le tableau récapitulatif utilisant l’avancement pour l’état initial, pour le système en cours de
transformation et pour l’état final.
2. Déterminer la valeur de l’avancement maximal. En déduire quel est le réactif limitant.
3. Etablir un bilan de matière à l’état final. Calculer la masse des espèces présentes à l’état final.
4. Calculer le volume de gaz présents à l’état final, sachant que dans les conditions de température et de
pression du système, le volume molaire des gaz est Vm= 30,6 L.mol-1.