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Les forces

Quantité de matière n. La masse d'une mole d'une molécule donnée est appelée masse molaire moléculaire et est noté M. Exemple : 1 mol d'eau a une masse ...




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AP. 1°S. Chimie quantitative.



I. Formules de base

Quantité de matière n
La masse d’une mole d’une molécule donnée est appelée masse molaire moléculaire et est noté M.
Exemple :
1 mol d’eau a une masse de Meau = 18,0 g
Ainsi, la masse m de : 2 mol d’eau est : m = …… ( Meau = …... g
3 mol d’eau est : m = …… ( Meau = …... g
etc…

n mol d’eau est :

Exercice :
Déterminer la formule du sulfate d’aluminium sachant qu’il est composé des ions sulfate (SO42-) et aluminium (Al3+).
En déduire la quantité de matière présente dans 500 g de sulfate d’aluminium.


Concentrations C et t
La concentration molaire C d’une solution est la quantité de solvant n par volume V de solution.

Ainsi :



La concentration massique t d’une solution est la masse de solvant m par volume V de solution.

Ainsi :



Ces deux concentrations sont liées par la relation :

Question :
En partant de la relation donnant la concentration massique, retrouver la relation liant t et C.


Volume molaire Vm
Le volume occupé par un gaz dépend de la température et de la pression. On sait que plus un gaz est chaud, plus il a tendance à prendre de place, de même lorsque la pression diminue. Ainsi, le volume occupé par une mole d’un gaz (considéré comme parfait) dépend de deux paramètres : la pression et la température.

Dans les conditions de température et de pression existant dans un laboratoire de chimie (( = 20°C et P = 1 atm) le volume molaire des gaz parfaits est Vm = 24 L/mol.

Ainsi, le volume V de : 2 mol d’un gaz est : V = …… ( Vm = …... L
3 mol d’un gaz est : V = …… ( Vm = …... L
etc…

n mol d’un gaz est :


II. Exercices


Exercice 1
On dispose de 2 kg de chlorure de fer III solide (ou chlorure ferrique).
Quelle est la quantité de chlorure de fer III ?
Quelle est la quantité d’ions ferrique Fe 3+ ?
Quelle est la quantité d’ions chlorure Cl - ?
Données : MCl = 35,5 g(mol-1 ; MFe = 55,8 g(mol-1 


Exercice 2
Au contact de l’eau le sulfate de cuivre anhydre blanc devient bleu. Ce sulfate de cuivre bleu solide est alors appelé sulfate de cuivre pentahydraté. Sa formule est : CuSO4, 5 H2O
Calculer la masse molaire de ce sulfate de cuivre bleu.
Quelle quantité d’eau est présente dans 1 tonnes de ce sulfate de cuivre bleu ?

Données : MCu = 63,5 g(mol-1 ; MS = 32,1 g(mol-1 ; MO = 16,0 g(mol-1 


Exercice 3
On introduit 15 g de sulfate de cuivre CuSO4 dans 3 L d’eau pure.
a) Calculer la concentration massique du sulfate.
b) Calculer la masse molaire du sulfate de cuivre.
c) En déduire sa concentration molaire.


Exercice 4
On dissout 450 g de glucose C6H12O6 dans un volume de 900 mL d’eau distillée.
a) Calculer la concentration molaire de ce sucre.
b) Combien de molécules de sucre trouve-t-on dans 100 mL de cette solution.
c) Calculer sa concentration massique.


Exercice 5
Deux liquides qui se mélangent sont dit miscibles. Ainsi on ajoute 4 moles de dibrome Br2 à de l’eau de manière à obtenir 2,0 L d’une solution aqueuse d’eau de brome.
a) Combien de molécules de dibrome a-t-on ajouté à l’eau ?
b) Calculer sa concentration molaire.
c) Calculer sa concentration massique.


Exercice 6
On dispose d’une solution d’eau salée de concentration massique en sel de 234 g(L-1.
a) Calculer la concentration molaire du sel.
b) De combien de litres d’une telle eau faut-il disposer pour pouvoir extraire une masse de sel de une tonne ?


Exercice 7
On se place dans les conditions standards de température et de pression. Le volume molaire d’un gaz parfait est alors égal à Vm = 24,0 L"mol-1.
Donner la formule brute du gaz carbonique 
Retrouver la formule développée de la molécule de gaz carbonique.
Déterminer la quantité n de gaz carbonique présent si l on dispose de m = 247 g de ce gaz.
Quel est le volume de 0,35 mol de ce gaz ?
La concentration en gaz carbonique dans l’atmosphère de la Terre est de 0,039 %. Déterminer la quantité de ce gaz dans une pièce de dimension 10 m ( 4,5 m ( 2,7 m.



Correction.
I. Formules de base

Quantité de matière n
La masse d’une mole d’une molécule donnée est appelée masse molaire moléculaire et est noté M.
Exemple :
1 mol d’eau a une masse de Meau = 18,0 g
Ainsi, la masse m de : 2 mol d’eau est : m = …2… ( Meau = 36 g
3 mol d’eau est : m = …3… ( Meau = 54 g
etc…

n mol d’eau est :

Exercice :
Déterminer la formule du sulfate d’aluminium sachant qu’il est composé des ions sulfate (SO42-) et aluminium (Al3+).
En déduire la quantité de matière présente dans 500 g de sulfate d’aluminium.

2Al3+ +3SO EMBED Equation.3 ’! Al2(SO4)3
n Al2(SO4)3=  EMBED Equation.3 mol.
Avec M(Al2(SO4)3)= 2M(Al)+3M(S)+ 12M(O)=27x2+3x32+12x16x=342 g.mol-1.

Concentrations C et t
La concentration molaire C d une solution est la quantité de solvant n par volume V de solution.

Ainsi :



La concentration massique t d’une solution est la masse de solvant m par volume V de solution.

Ainsi :



Ces deux concentrations sont liées par la relation :
Question :
En partant de la relation donnant la concentration massique, retrouver la relation liant t et C.
m=t . v d’où n.M= t.V
( t= EMBED Equation.3  or C= EMBED Equation.3 
D’où : t = C ( M
Volume molaire Vm
Le volume occupé par un gaz dépend de la température et de la pression. On sait que plus un gaz est chaud, plus il a tendance à prendre de place, de même lorsque la pression diminue. Ainsi, le volume occupé par une mole d’un gaz (considéré comme parfait) dépend de deux paramètres : la pression et la température.

Dans les conditions de température et de pression existant dans un laboratoire de chimie (( = 20°C et P = 1 atm) le volume molaire des gaz parfaits est Vm = 24 L/mol.
Ainsi, le volume V de : 2 mol d’un gaz est : V = 2 ( Vm =48 L
3 mol d’un gaz est : V = 3 ( Vm = 72 L etc…
n mol d’un gaz est :

II. Exercices
Exercice 1
On dispose de 2 kg de chlorure de fer III solide (ou chlorure ferrique).
Quelle est la quantité de chlorure de fer III ?
Quelle est la quantité d’ions ferrique Fe 3+ ?
Quelle est la quantité d’ions chlorure Cl - ?
Données : MCl = 35,5 g(mol-1 ; MFe = 55,8 g(mol-1 

Correction :
n= EMBED Equation.3 
Avec MFecl3 = M(Fe) +3M(Cl)=55,8 +3.35,5= 162,3 g.mol-1.
FeCl3 (s)’! Fe3+(aq) + 3 Cl-(aq)
D après l équation-bilan n Fecl3 = nFe3+=12 mol.
 EMBED Equation.3 ( ncl-= 3 nFe3+=3.12=36 mol.


Exercice 2
Au contact de l eau le sulfate de cuivre anhydre blanc devient bleu. Ce sulfate de cuivre bleu solide est alors appelé sulfate de cuivre pentahydraté. Sa formule est : CuSO4, 5 H2O
Calculer la masse molaire de ce sulfate de cuivre bleu.
Quelle quantité d’eau est présente dans 1 tonnes de ce sulfate de cuivre bleu ?

Données : MCu = 63,5 g(mol-1 ; MS = 32,1 g(mol-1 ; MO = 16,0 g(mol-1 

Correction :
MCuSO4 , 5H2O = M(Cu) +M(S) +4 M(O) + 10M(H) +5M(O)= 63,5+32+4.16+10.1+5.16=249,5 g.mol-1.
n CuSO4,5H2O = EMBED Equation.3 mol.
D’après l’équation -bilan chaque molécule de CuSO4 est entourée de 5 molécules d’eau, d’où :
n H2O= 5.4,0.102=2,0.103mol.


Exercice 3
On introduit 15 g de sulfate de cuivre CuSO4 dans 3 L d’eau pure.
a) Calculer la concentration massique du sulfate.
b) Calculer la masse molaire du sulfate de cuivre.
c) En déduire sa concentration molaire.
Correction :
t= EMBED Equation.3 g.L-1.
MCuSO4= M(Cu) +M(S) +4 M(O)= 63,5+32+4.16= 159,5 g.mol-1.
C= EMBED Equation.3 mol.L-1.

Exercice 4
On dissout 450 g de glucose C6H12O6 dans un volume de 900 mL d’eau distillée.
a) Calculer la concentration molaire de ce sucre.
b) Combien de molécules de sucre trouve-t-on dans 100 mL de cette solution.
c) Calculer sa concentration massique.
Correction :
n=  EMBED Equation.3 .
Avec MC6H12O6= 6M(C) +12M(H) +6M(O)= 6.12 +12.1+6.16=180 g.mol-1.
N= n.NA=2,5.6,02.1023=1,5.1024= 1,5.1024 molécules.
t= EMBED Equation.3 g.L-1.
Exercice 5
Deux liquides qui se mélangent sont dit miscibles. Ainsi on ajoute 4 moles de dibrome Br2 à de l’eau de manière à obtenir 2,0 L d’une solution aqueuse d’eau de brome.
a) Combien de molécules de dibrome a-t-on ajouté à l’eau ?
b) Calculer sa concentration molaire.
c) Calculer sa concentration massique.
Correction :
N= n.NA= 4.6,02.1023= 2,4.1024 molécules.
C= EMBED Equation.3 .
t=C.M=2.79,9.2=3,2.102 g.L-1.

Exercice 6
On dispose d’une solution d’eau salée de concentration massique en sel de 234 g(L-1.
a) Calculer la concentration molaire du sel.
b) De combien de litres d’une telle eau faut-il disposer pour pouvoir extraire une masse de sel d’une tonne ?
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C= EMBED Equation.3 mol.L-1. Car M(NaCl)= M(Na) +M(Cl)= 23 + 35,5= 58, 5g.mol-1.
t= EMBED Equation.3  Soit 4,2 m3.

Exercice 7
On se place dans les conditions standards de température et de pression. Le volume molaire d’un gaz parfait est alors égal à Vm = 24,0 L"mol-1.
Donner la formule brute du gaz carbonique.
Retrouver la formule développée de la molécule de gaz carbonique.
Déterminer la quantité n de gaz carbonique présent si l on dispose de m = 247 g de ce gaz.
Quel est le volume de 0,35 mol de ce gaz ?
La concentration en gaz carbonique dans l’atmosphère de la Terre est de 0,039 %. Déterminer la quantité de ce gaz dans une pièce de dimension 10 m ( 4,5 m ( 2,7 m.
Correction :
CO2
O=C=O
M CO2= M(C)+2.M(O)= 12+.16=44 g.mol-1.
n= EMBED Equation.3 ,
n = EMBED Equation.3 ( v=n.Vm=5,6.24= 134,4 L
V=10.4,5.2,7=121,5 m3= 121,5.103L
Dans ce volume il y a v= 121,5.103.0.039%=47 L de CO2









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m = …… ( M


C =


t =

t = C ( M

V = …… ( Vm

m = n ( M


C = cefyz{|‡ˆ‰‹–ú‘‘‘‘‘’
’’R’òàòË´àò¥ò—ƒr—rfXFrf8rhaIßh–6H*OJQJ#haIßh–CJH*OJQJ^JaJhaIßh–6H*OJQJhaIßh–6OJQJ haIßh–CJOJQJ^JaJ&h–h–5>*CJOJQJ^JaJh–CJOJQJ^JaJhýCJH*OJQJ^JaJ-jƒ!hýh5èCJEHèÿOJQJU^JaJ)j^Ý>\
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t =  EMBED Equation.3 

t = C ( M

V = n ( Vm


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