Révisions de seconde Exercice 1 : Questions de - Physique

Révisions de seconde
Exercice 1 : Questions de cours
1. Quelle est l’unité de la quantité de matière et l'abréviation pour cette unité ? la mole ; abréviation : mol
2. Quel est le symbole d'une quantité de matière ? n
3. On donne Na = 6,02.1023 mol-1. Quel est le nom de cette grandeur ? C'est
d'Avogadro)
nombre
d'Avogadro
(ou
constante
4. Que représente cette grandeur ? C'est le nombre d'entités qu'on retrouve dans une mole : ex dans une mole de
molécules d'H2O il y a 6,02.1023 molécules d'eau.
5. Combien y a t-il d’atomes dans une mole d’atomes de cuivre ? 6,02.1023
6. Dans une mole d'atome de cuivre y a t-il plus, autant ou moins d’atomes que dans une mole de fer ? Justifier.
Il y en a autant : dans une mole d'atomes de cuivre, il y a 6,02.1023 atomes de cuivre. De même dans une mole
d'atomes de fer, il y a 6,02.1023 atomes de Fer.
7. Pourquoi les chimistes ont-ils introduit la notion de mole ?
Ils ont introduit la notion de mole car les nombres de molécules (ou d'atomes) dans les objets qui nous entourent ou
dans les solutions préparées en chimie sont extrêmement grands. Aussi, au lieu de compter les molécules (ou les
atomes, ou les ions) une à une, ils ont introduit la mole qui permet de les dénombrer par paquets de 6,02.1023.
8. Donner les relations entre quantité de matière, masse et masse molaire et préciser les unités.
n=
m



m= n×M
M=
m
n
n est en mol
m en g
et M en g.mol-1
NB : Ne retenir qu'une seule de ces relations. D'ailleurs, si on a compris que la masse molaire d'une espèce chimique
était la masse d'une mole de cette espèce chimique, alors la relation m = n × M se retrouve facilement.
Exercice 2 : Masse molaire
Donner les masses molaires moléculaires suivantes en détaillant le calcul.
Masse molaire moléculaire M
Si on a compris que la masse molaire était la masse d'une mole, alors, comme une molécule de NH 3
comporte un atome d'azote et 3 atomes d'hydrogène, la masse d'une mole de NH 3 est égale à la masse d'une
mole d'azote + 3 fois la masse d'une mole d'hydrogène
NH3
M(NH3) = M(N) + 3 M(H)
M(NH3) = 14,0 + 3 × 1,00
M(NH3) = 17,0 g/mol
La masse d'un électron étant négligeable devant la masse d'un noyau atomique, on peut a fortiori considérer
qu'elle est négligeable devant la masse d'une molécule.
Par conséquent on peut faire l'approximation suivante :
NO3M(NO3-) = M(N) + 3 M(O)
M(NO3-) = 14,0 + 3 × 16,0
M(NO3-) = 62,0 g/mol
M(C2H4O2) = 2 M(C) + 4 M(H) + 2 M(O)
M(C2H4O2) = 2 × 12,0 + 4 × 1,00 + 2 × 16,0
C2H4O2
M(C2H4O2) = 2 × 12,0 + 4 × 1,00 + 2 × 16,0
M(C2H4O2) = 60,0 g/mol
M(S2O32-) = 2 M(S) + 3 M(O)
M(S2O32-) = 2 × 32,1 + 3 × 16,0
S2O32M(S2O32-) = 112,2 g/mol
Données : M(C) = 12,0 g.mol-1 ; M(O) = 16,0 g.mol-1 ; M(H)= 1,00 g.mol-1 ; M(N)=14,0 g.mol-1 ; M(S) = 32,1 g.mol-1; M(P) = 31 g.mol-1
Exercice 3 : Concentration molaire
Par définition,
n
On en déduit que n
et
n
Exercice 4 : Concentrations molaires de différentes solutions
On a dissout une quantité de matière de 0,200 mol d'acide ascorbique (molécule aussi connue sous le nom de vitamine C)
dans un volume V = 6,0 L d'eau. Quelle est la concentration molaire de cette solution ?
n
,
D'où
,
D'où
,
mol
La concentration molaire de la solution est de 3,3.10-2 mol/L.
On a dissout 0,150 mol de chlorure de fer FeCl3 dans un volume V = 250,0 mL d'eau. Quelle est la concentration molaire
de cette solution ?
Attention ici : si vous souhaitez obtenir un résultat en mol/L, il ne faut pas oublier de convertir le volume en L, sinon la
concentration est exprimée en mol/mL et non en mol/L.
n
,
D'où
-
,
,
D'où
mol
La concentration molaire de la solution est de 6,00.10-1 mol/L.
NB : On garde 3 chiffres significatifs car on fait une division et la donnée la moins précise dans l'énoncé est donnée avec
3 chiffres significatifs.
On dispose d'un volume V = 300,0 mL d'une solution de chlorure de sodium NaCl de concentration C = 0,600 mol.L -1.
Quelle est la quantité de matière de NaCl que contient cette solution ?
n
D'où n
Attention : il ne faut pas oublier de convertir le volume en L puisque la concentration est exprimée en mol/L.
Ainsi n = 0,600 mol.L-1 × 300,0 × 10-3
D'où n = 0,180 mol
NB : On garde 3 chiffres significatifs pour le résultat car la donnée la moins précise du calcul a 3 chiffres significatifs.
Exercice 5 : Quantités de matière et concentration de saccharose
On dispose d'une masse de 45,0 g de saccharose. Le saccharose est une molécule dont la formule brute est C12H22O11
1) Calculer la masse molaire de la molécule de saccharose (utiliser les données de l'exercice 2)
M(C12H22O11) = 12 × M(C) + 22 × M(H) + 11 × M(O)
M(C12H22O11) = 12 × 12,0 + 22 × 1,00 + 11 × 16,0
M(C12H22O11) = 144,0 + 22,00 + 176,0
M(C12H22O11) = 72,0 + 12,00 + 64,0
M(C12H22O11) = 342,0 g.mol-1
2) Calculer la quantité de matière contenue dans cette masse de saccharose.
n=
m
Ainsi
n=
,
,
n = 0,132 mol
La quantité de matière de saccharose contenue dans 45,0 g est de 0,132 mol.
3) Combien de molécules de saccharose sont contenues dans cette masse de 45,0 g.
N, le nombre de molécules de saccharose vaut N = n × NA
NA est le nombre d'Avogadro (c'est à dire le nombre de molécules contenues dans une mole).
On en déduit que
N = 0,132 × 6,02 × 1023
N = 0,792 × 1023
Il y a environ 7,92 × 1022 molécules de saccharose dans 45,0 g de saccharose.
4) On dissout cette masse de saccharose dans un volume d'eau de 1000,0 mL. Quelle est la concentration molaire de
cette solution ?
n
Par définition,
,
D'où
,
-
D'où
,
mol
La concentration de glucose dans le verre d'eau est de 0,132 mol/L.
NB : on conserve 3 chiffres significatifs car ici les deux données du calcul sont exprimées avec 3 chiffres significatifs.
5) Quelle est la concentration massique de cette solution ?
La concentration massique de la solution vaut par définition
volume de la solution.
On en déduit que
m
où m est la masse de soluté dissoute et V le
,
m
m
m
,
-
,
La concentration massique en glucose de cette solution vaut
,
.