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Chim. N° 7 |
La Mole : correction |
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Programme 2010 : Quantité de matière. Programme 2010 : Physique et Chimie Programme 2020 : Physique et Chimie |
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Exercices 2005-2006 |
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Physique et Chimie seconde Collection DURANDEAU HaCHETTE |
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Ouf !!! |
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Physique et Chimie seconde Collection Microméga Hatier Ancienne édition |
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1)- Exercice 13 page 117 : quantité de matière et masse : 2)- Exercice 19 page 118 : L’acide ascorbique. 3)- Exercice 23 page 119 : masse molaire de l’élément lithium. |
Pour aller plus loin :
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Mots clés : mole ; quantité de matière ; masse molaire ; masse molaire atomique ; masse molaire moléculaire ; masse molaire ionique ; relation entre masse molaire, masse et quantité de matière ; le nombre d'Avogadro ; volume molaire ; loi d'Avogadro-Ampère ; la mole d'électrons ; ... |
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Utiliser
la constante d’Avogadro Un atome de manganèse a une masse
m (Mn)
= 9,12 x 10 – 1. Calculer le nombre d’atomes de manganèse présents dans
un échantillon de masse m =
2. En utilisant la constante d’Avogadro, déterminer la quantité de matière correspondante. Donnée : N A = 6,02 x 10 23 mol – 1. |
Correction
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Utiliser
la constante d’Avogadro 1. Nombre N d’atomes de manganèse présents.
2. Quantité de matière n correspondante.
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Utiliser
la définition officielle de la mole On considère un échantillon de carbone
12 de masse de m =
1. Rappeler la composition d’un atome de carbone 12 et évaluer sa masse. 2. En utilisant la définition officielle de la mole, calculer la valeur de la constante d’Avogadro. Données :
mneutron
= mproton
=
1,67 x 10 – La masse des électrons est négligeable devant celle du noyau |
Correction
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Utiliser
la définition officielle de la mole 1. Composition d’un atome de carbone 12
- Évaluation sa masse m (C). - m
(C)
≈ A
. m
proton - m (C) ≈ 12 x 1,67 x 10 – 27 - m (C) ≈ 2,00 x 10 – 26 kg 2. Valeur de la constante d’Avogadro NA. - Définition de la mole :
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Calculer
une masse molaire atomique L’élément bore à l’état naturel est formé d’un mélange de deux isotopes, le bore 10 et le bore 11. En utilisant les données du tableau suivant, calculer la masse molaire atomique de l’élément bore.
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Correction
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Calculer
une masse molaire atomique - Masse molaire atomique de l’élément bore
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Utiliser les propriétés du volume molaire d’un gaz À la température de θ = 20 ° C et sous la pression p = 1,013 x 10 5 Pa, le volume molaire des gaz vaut :
V
m =
Le méthane CH4 et le butane C4H10 sont alors gazeux. Quel est dans ces conditions le volume occupé par une mole de méthane, puis par deux moles de butane ? |
Correction
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Utiliser les propriétés du volume molaire d’un gaz On utilise la loi d’Avogadro-Ampère : - des volumes égaux de gaz différents, pris dans les mêmes conditions de température et de pression, renferment le même nombre de molécules. - Dans les mêmes conditions de température et de pression, tous les gaz ont le même volume molaire. - Relation : Volume d’un gaz : - V = n x V m - Cas du méthane : -
n
= 1 : V
=
n x
V
m = - Cas du butane : -
n = 2 :
V
= n
x V
m = |
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Déterminer
masse et quantité de matière 1. Recopier et compléter le tableau suivant.
2.Répondre aux questions suivantes en utilisant les résultats du tableau. a. Des échantillons différents de masses égales contiennent-ils la même quantité de matière ? b. Des échantillons différents de même quantité de matière ont-ils la même masse ? |
Correction
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Déterminer
masse et quantité de matière 1. Recopier et compléter le tableau suivant.
2. Exploitation les résultats du tableau. a. Des échantillons différents de masses égales ne contiennent pas la même quantité de matière : - Diazote :
m
= - Chlorure d’hydrogène :
m
= b. Des échantillons différents de même quantité de matière n’ont pas la même masse : - Dichlorométhane :
n
= 0,31 mol et m
=
- Dioxyde d’azote :
n
= 0,31 mol et m
=
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Utiliser
des masses volumiques Lors de la synthèse de l’acétate de linalyle proposée au T.P. page 234, on utilise 5,0 mL de linalol et 10,0 mL d’anhydride acétique. En utilisant les données du tableau suivant, déterminer les masses, puis les quantités de matières des deux réactifs utilisés.
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Correction
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Utiliser
des masses volumiques
- Masse de linalol : - m (ol) = m (ol) . V (ol) - m (ol) = 0,86 x 5,0 - m
(ol)
≈
- Masse d’anhydride acétique : - m (anh) = m (anh) . V (anh) - m (anh) = 1,08 x 10,0 - m
(anh)
≈
- Quantité de matière de linalol :
- Quantité de matière d’anhydride acétique :
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Le
vinaigre Par définition, un vinaigre de 6 °
contient 1. Calculer la quantité d’acide acétique n contenu dans
2. Calculer le volume V d’acide acétique contenu dans
Donnée : masse volumique de l’acide acétique : m
= |
Correction
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Le
vinaigre 1. Quantité d’acide acétique
n
contenu dans
2. Volume V
d’acide acétique contenu dans - Par définition : m
= m
.
V
avec m
=
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Degré
alcoolique L’éthanol C2H6O (ou CH3CH2OH) est obtenu par fermentation alcoolique des jus de raisin.
1. Calculer la masse m d’éthanol dans 100 mL de vin à 13,5 °. 2. Calculer la quantité de matière d’éthanol correspondante. Donnée : Masse
volumique de l’éthanol :
m = |
Correction
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Degré
alcoolique
1. Masse m d’éthanol dans 100 mL de vin à 13,5 °. - Par définition : - m
= m
. V avec
m = - m = 0,79 x 13,5 - m
≈
2. Quantité de matière d’éthanol correspondante.
- Remarque : si on fait le calcul avec le résultat précédent arrondi, on trouve : - n ≈ 0,24 mol |
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Formule
d’un gaz inconnu Un flacon
A
de volume VA
=
1. Déterminer la quantité de matière n de propane contenu dans le flacon. 2. Calculer le volume molaire du gaz dans les conditions de l’expérience. 3. Dans les mêmes conditions de température et de pression,
un flacon B
de volume V
B
= 2 V
A
renferme une masse m
B
= Déterminer la masse molaire M B de ce gaz. 4. Ce gaz est un alcane de formule générale Cx H2 x + 2 où x est un entier positif. Déterminer la formule brute de cette espèce chimique. 5. Rechercher les formules semi-développées des différents isomères.
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Correction
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Formule
d’un gaz inconnu Un flacon
A
de volume VA
=
1. Quantité de matière n A de propane contenu dans le flacon.
2. Volume molaire V m du gaz dans les conditions de l’expérience. - On utilise la relation valable pour les gaz seulement
3. Masse molaire M B de ce gaz. - Comme le gaz est utilisé dans les mêmes conditions de température et de pression, le volume molaire est le même - Relation (1) : V B = n B . V m. - Relation (2) : m B = n B . M B. - Relation (3) :
V
B =
2 V A. - Relation (4) :
V
A =
n A
. V
m. - Relation (5) : m A = n A . M A. - On peut opérer autrement, mais il est formateur de manipuler des expressions littérales. - Application numérique :
4. Formule brute de cette espèce chimique. - On est en présence d’un alcane de formule du type : Cx H2 x + 2 - On peut donner l’expression suivante : 12 x + 2 x + 2 = 58 - On tire x = 4 ; formule brute : C4H10 le butane. 5. Formules semi-développées des différents isomères.
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quantité de matière et masse : - Quelle est la quantité de matière contenue dans 24 g de carbone ? - dans 24 g d’eau ? - dans 24 g de chlorure de sodium : - Quelle quantité de matière y a-t-il dans 50 mL d’eau (liquide) de masse volumique 1,0 g.cm-3 ? - Quelle quantité de matière y a-t-il dans 50 mL d’alcool (liquide) de masse volumique 0,78 g.cm-3 ? - Quel est le volume occupé par 0,30 mol d’alcool ? |
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- Quantité de matière contenue dans 24 g de carbone :
- Quantité de matière contenue dans 24 g d’eau:
- Quantité de matière contenue dans 24 g de chlorure de sodium:
- Masse de 50 mL d’eau : - m (H2O) = m . V - m (H2O) = 1,0 x 50 - m (H2O) ≈ 50 g
- Quantité de matière d'eau :
- Masse de 50 mL d’alcool : - m (C2H6O) = m . V - m (C2H6O) = 0,78 x 50 - m (C2H6O) ≈ 39 g - Quantité de matière :
- Volume occupé par l’alcool :
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2)-
Exercice 19 page 118 : L’acide ascorbique.
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Un comprimé de vitamine C contient 500 mg d’acide ascorbique :C6H8O6 a)- Quelle est la masse molaire de l’acide ascorbique ? b)- quelle est la quantité de matière d’acide ascorbique dans un comprimé ? c)- Combien y a-t-il de molécules d’acide ascorbique dans un comprimé ? d)- Dans une molécule d’acide ascorbique, quels sont les pourcentages, en nombre d’atomes, des éléments chimiques carbone, hydrogène et oxygène ? e)- Quel est le pourcentage massique des différents éléments chimiques constituant l’acide ascorbique ? |
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a)- Masse molaire de l’acide ascorbique : - M ( C6H8O6) = 6 M (C) + 8 M (H) + 6 M (O) - M ( C6H8O6) ≈ 2 x 12,0 + 8 x 1,01 + 6 x 16,0 - M ( C6H8O6) ≈ 176 g / mol b)- quantité de matière d’acide ascorbique dans un comprimé :
c)- Nombre de molécules d’acide ascorbique : - N
=
n
.
N
A - N
= 2,8 x 10
– 3
x
6,02 x 10
23
- N
≈
1,7
x 10
21
molécules d)- pourcentages en nombre d’atomes :
e)- Pourcentage massique :
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3)-
Exercice 23 page 119 :
masse
molaire de l’élément lithium.
À l’état naturel, l'élément chimique lithium comporte deux isotopes dont les pourcentages en nombre d’atomes sont les suivants : Lithium 7 : 92,6 % et lithium 6 : 7,4 %. Sachant qu’une mole d’atomes de lithium 7 a pour masse 7,0 g et qu’une mole de lithium 6 a pour masse 6,0 g Déterminer la masse molaire atomique du lithium naturel. |
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- Masse molaire atomique du lithium naturel :
- Dans les tables, on donne : M (Li) ≈ 6,9 g / mol. |
4)-
Exercice 26 page 119 :
état
gazeux.
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Un flacon de volume V = 1,5 L, est rempli de dihydrogène gazeux dans les conditions normales de température et de pression (CNTP). a)- Quelle quantité de matière de dihydrogène contient le flacon ? b)- Quelle masse de dihydrogène contient le flacon ? c)- On considère un flacon de 2,4 L rempli de gaz dihydrogène, mais à 150 ° C. - Sachant que le volume molaire dans ces conditions est de 35 L / mol, quelle est la quantité de matière de dihydrogène ? d)- comparer la quantité de matière présente dans 1,5 L de gaz à 0 ° C et celle présente dans 2,4 L à 150 ° C. - Proposer une explication. |
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a)- quantité de matière de dihydrogène contient le flacon :
b)- masse de dihydrogène contient le flacon : - m
=
n
(H2)
.
M
(H2) - m
= 6,7
x 10 –
2
x 2
x 1,01 - m
≈
1,3
x 10 –
c)- Quantité de matière de dihydrogène :
d)- Comparaison et explication. - n > n' : - Il y a plus de gaz dans 1,5 L à 0 ° C que dans 2,4 L à 150 ° C à la même pression. - Lorsque l’on chauffe un gaz, la pression restant la même, il se dilate. |
5)-
Exercice 34 page 120 : La mole d’électrons.
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a)- Combien y a-t-il d’électrons dans une mole d’électrons ? b)- Combien de moles d’électrons sont-elles cédées lors de la transformation d’une mole d’atomes de cuivre en ions cuivre II : Cu 2+ ? c)- La charge d’un électron est égale en valeur absolue à 1,6 x 10 –19 C . - Quelle est la charge d’une mole d’électrons ? d)- On considère une transformation d’atomes de cuivre en ions cuivre II : Cu 2+. - La charge électrique correspondant aux électrons perdus est, en valeur absolue, de 960 C. - Quelle est la quantité de matière de cuivre transformée ? |
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a)- Nombre d’électrons dans une mole d’électrons : - NA ≈ 6,02 x 10 23électrons b)- Moles d’électrons cédées lors de la transformation d’une mole d’atomes de cuivre en ions cuivre II : Cu 2+ - Chaque atome de cuivre cède 2 électrons pour donner un ion cuivre II - Une mole d’atomes de cuivre cède 2 moles d’électrons : 2 NA ≈ 12,04 x 10 23 électrons c)- Charge d’une mole d’électrons : - La charge d’une mole d’électrons (en valeur absolue) s’appelle « le Faraday » - Charge d’une mole d’électrons (en valeur absolue) : - Q =
N
A
.
e - Q
= 6,02
x
10
23
x
1,60
x
10
–
19
- Q
= 1 F
≈
9,63
x
10
d)- Quantité de matière de cuivre transformée ? - Quantité de matière d’électrons perdus :
- Quantité de matière de cuivre transformée :
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