Exercices - Quantité de matière et concentration PDF

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Exercices sur les notions de quantité de matière et de concentration 1) Le composant essentiel du savon a pour formule C18H35O2 Na. Q1.1 Quelle est la masse molaire du savon ? Q1.2 Quelle est la quantité de matière en savon dans une savonnette de 125 g ? 2) Le laiton est un alliage composé de cuivre et de zinc. Une masse de 50,0 g de laiton contient une quantité de cuivre n(Cu) = 0,470 mol. Q2.1 Déterminer les masses de cuivre et de zinc présents dans cet échantillon. Q2.2 Calculer les pourcentages massiques de cuivre et de zinc dans cet alliage. 3) La caféine, présente dans le café, le thé, le chocolat, les boissons au cola, est un stimulant pouvant être toxique à forte dose (plus de 600 mg par jour). Sa formule brute est C8H10N4O2. Q3.1 Quelle est la masse molaire de la caféine ? Q3.2 Quelle quantité de matière de caféine y-a-t-il dans une tasse de café contenant 80,0 mg de caféine ? Combien y-a-t-il de molécules de caféine dans la tasse ? Q3.3 Combien de tasses de café peut-on boire par jour sans risque d’intoxication ? 4) L’oxyde d’azote N2O est utilisé comme gaz anesthésiant en chirurgie ou comme propulseur dans les bombes aérosol. Le volume molaire gazeux vaut 25,0 L.mol-1. Q4.1 Quelle est la masse molaire de l’oxyde d’azote ? Q4.2 Quelle quantité de matière contient un volume V = 50,0 mL de ce gaz. Q4.3 Calculer la masse de 50,0 mL de ce gaz. 5) On désire prélever, par pesée ou mesure de volume, une quantité de matière n1= 0,400 mol d’acide butanoïque de formule C4H8O2 et de masse volumique 1,25.103 g.L-1. Q5.1 Quelle masse de cet acide liquide doit-on peser ? Q5.2 Quel est le volume correspondant ? Avec quelle verrerie effectuera-t-on ce prélèvement ? 6) L’urée CH4N2O est une matière organique azotée présente dans l’urine. C’est la première espèce chimique organique qui fut synthétisée en 1828. Q6.1 Quelle est la masse molaire de l’Urée ? Q6.2 Quelle est la quantité de matière d’urée dans 200 mL de solution d’urée de concentration molaire 0,500 mol.L-1 ? Q6.3 En déduire la masse d’urée nécessaire pour préparer cette solution. Q6.4 Calcuer la concentration molaire d’une solution contenant 12,0 g d’urée dans 200 mL de solution. 7) Un technicien doit préparer un volume V = 50,0 mL d’une solution de 2,4 DNPH de formule brute C6H6N4O2 à la concentration C = 0,050 mol.L-1. Q7.1 Quelle masse de 2,4 DNPH doit-il peser ? Q7.2 Nommer la verrerie à utiliser. 8) Un laborantin dispose de 50,0 mL d’une solution de Lugol de concentration 4,10.10 -2 mol.L-1 en diiode. Q8.1 Quelle masse de diiode doit-il peser ? Il souhaite préparer 100 mL de “soluté de Tarnier”, solution de diiode de concentration 8,20.10-3 mol.L-1. Q8.2 Quel volume de solution de Lugol doit-il prélever ? Q8.3 Nommer la verrerie à utiliser. 9) Une solution sucrée de saccharose C12H22O11 a une concentration de 5,0.10-2 mol.L-1. Q9.1 Calculer est la masse de saccharose nécessaire pour préparer 200 mL de la solution. Q9.2 Quel volume de la solution précédente doit-on prélever pour obtenir 50,0 mL de solution de saccharose de concentration molaire 5,0.10-3 mol.L-1.

Correction des exercices sur les notions de quantité de matière et de concentration 1) Q1.1 M(C18H35O2 Na) = 306 g.mol-1 m 125 = 4,08.10-1 mol = Q1.2 n = M 306 2) Q2.1 m(Cu) = n×M =0,470 × 63,5 = 29,8 g et 29,8 masse decuivre = = 0,596 = 59,6% Q2.2 %(Cu) = 50,0 masse totale 0,404 = 40,4%

M(Zn) = 50,0-29,8 = 20,2 g masse de zinc %(Zn) = = masse totale

20,2 50,0

=

3) Q3.1 M(C8H10N4O2) = 194 g.mol-1 −3 m 80,0.10 = 4,12.10-4 mol d’où N = n×NA = 4,12.10-4×6,02.1023 = 2,48.1020 molécules Q3.2 n = = M 194 600 Q3.3 Nombre de tasses = = 7,5 tasses de café par jour 80 4) Q4.1 M(N2O) = 44 g.mol-1 Q4.2 Le volume molaire Vm s’exprime en L.mol-1, on peut en déduire la relation suivante à l’aide des unités : V V 50,0. 10−3 d’où n = = = 2,00.10-3 mol Vm n 25,0 Q4.3 m(N2O) = n×M =2,00.10-3 × 44 = 8,8.10-2 g = 88 mg Vm =

5) Q5.1 M(C4H8O2) = 88 g.mol-1 puis m(C4H8O2) = n×M = 0,400×88 = 35,2 g 35,2 m m = 2,82.10-2 L = 28,2 mL Q5.2 ρ= d’où V = = V ρ 1,25. 103 On effectuera ce prélèvement à l’aide d’une éprouvette graduée. 6) Q6.1 M(CH4N2O) = 60 g.mol-1 Q6.2 n = C×V = 0,500×200.10-3 = 1,00.10-1 mol Q6.3 m = n×M = 1,00.10-1 ×60 = 6,0 g 12,0 m = 2,0.10-1 mol et Q6.4 n = = 60 M

C=

n V

Autre méthode en utilisant la concentration massique : Cm = Cm = M

60,0 60

2,0.10−1 = 1,0 mol.L-1 200. 10−3 12,0 m = 60,0 g.L-1 puis C = = V 200. 10−3

=

= 1,0 mol.L-1

7) Q7.1 M(C6H6N4O2) = 166 g.mol-1 n = C×V = 0,050×50,0.10-3 = 2,5.10-3 mol et m =n×M =2,5.10-3 ×166 = 4,2.10-1 g Q7.2 Il faut utiliser une coupelle de pesée, une spatule et une balance. Ensuite il faut utiliser un entonnoir à solide et une fiole jaugée de 50,0 mL. 8) Q8.1 M(I2) = 253,8 g.mol-1 n = C×V = 4,10.10-2 ×50,0.10-3 = 2,05.10-3 mol et m =n×M =2,05.10-3 ×253,8 = 5,20.10-1 g C mère 4,10. 10−2 V fiole = Q8.2 Facteur de dilution = = 5 d’où Vpipette = = C fille 8,2 .10−3 facteur de dilution mL

50,0 5

= 10,0

C fille ×V f ille 8,20. 10−3 ×50,0 Cmère = 4,10.10−2 Q8.3 Il doit utiliser une pipette jaugée de 10,0 mL et une fiole de 50,0 mL. Autre méthode : Cmère×Vmère = Cfille×Vfille

d’où

Vmère =

= 10,0 mL

9) Q9.1 M(C12H22O11) = 342 g.mol-1 n = C×V = 5,0.10-2 ×200.10-3 = 1,0.10-2 mol et m =n×M =1,0.10-2 ×342 = 3,42 g C mère 5,0 .10−2 V fiole 50,0 = = 10 d’où Vpipette = = = 5,0 Q9.2 Facteur de dilution = −3 10 C fille 5,0 .10 facteur de dilution mL C fille ×V f ille 5,0 . 10−3 ×50,0 = Autre méthode : Cmère×Vmère = Cfille×Vfille d’où Vmère = = 5,0 mL −2 Cmère 5, 0. 10...