Chapitre 1

Correction des exercices

Exercice 1 p 20Présentation des données :

N(Cl-) = 100 000 millions de milliards = 1,00.1020

Une mole d'entités contient NA entités (ici ions chlorure), NA étant la constante d'Avogadro avec NA = 6,02.1023 mol-1. Pour trouver la quantité de matière n présente dans N ions chlorure, je divise N par NA :n(Cl-) = N(Cl-) / NA = 1,00.1020 / 6,02.1023 = 1,66.10-4 molLa quantité de matière présente dans 1,00.1020 ions chlorure est de 1,66.10-4 mol

Exercice 4Présentation des données :

m = 15,0 kg m(C) = 2% m m(Fe) = 98 % m

1) Masse de carbone présente dans m de fontem(C) = 2 m / 100 = 2 x 15,0 / 100 = 3,00.10-1 kg = 3,00.102 gMasse de fer présente dans m de fontem(Fe) = 98 m / 100 = 98 x 15,0 / 100 = 1,47.101 kg = 1,47.104 g

2) Quantité de matière de carbonen(C) = m(C) / M(C) = 3,00.102 / 12,0 = 2,50.101 molQuantité de matière de fern(Fe) = m(Fe) / M(Fe) = 1,47.104 / 55,8 = 2,63.102 mol

Exercice 10Présentation des données :

Acétone C3H6O d = 0,790 = 7,90.10-1 V = 1,00 L

1) M(C3H6O) = 3 M(C) + 6 M(H) + M(O) M(C3H6O) = 3 x 12,0 + 6 x 1,0 + 16,0 = 58,0 g.mol-1

2) La densité d'un liquide est le rapport entre la masse volumique ρ de ce liquide sur la masse volumique ρ0 d'un corps de référence (l'eau) :d = ρ / ρ0 avec ρ0 = 1,00 g.cm-3

J'en déduis la masse volumique de l'acétone liquide : ρ = d . ρ0 A.N. : ρ = 7,90.10-1 x 1,00 = 7,90.10-1 g.cm-3

Je peux également calculer cette masse volumique en g.L-1. Dans ce cas ρ0 = 1,00.103 g.L-1

A.N. : ρ = 7,90.10-1 x 1,00.103 = 7,90.102 g.L-1

3) La quantité de matière d'acétone n est égale au rapport de sa masse sur sa masse molaire moléculaire :n(C3H6O) = m(C3H6O) / M(C3H6O)Cependant, je ne dispose pas de m(C3H6O) mais je peux y accéder grâce au volume V et à la masse volumique :n(C3H6O) = ρ . V /M(C3H6O) = 7,90.102 x 1,00 / 58,0 = 1,36.101 mol

Exercice 12Présentation des données :

VS = 100 mL = 1,00.10-2 L cS = 2,00.10-1 mol.L-1

1) n(C2H6O) = cS . VS

A.N. : n(C2H6O) = 2,00.10-1 x 1,00.10-1 = 2,00.10-2 mol

2) M(C2H6O) = 2 M(C) + 6 M(H) + M(O)A.N. :M(C2H6O) = 2 x 12,0 + 6 x 1,0 + 16 = 4,60.101 g.mol-1

3) n(C2H6O) = m(C2H6O) / M(C2H6O)soit m(C2H6O) = n(C2H6O) x M(C2H6O) = 2,00.10-2 x 46 = 9,20.10-1 g

Exercice 18 p 21Présentation des données :

m(Zn) = 58,0.10-2 g Va = 2,00.10-2 L ca = 1,00 mol.L-1

Ve = 225 mL = 2,25.101 L1) Il existe un test caractéristique du gaz dihydrogène. Une allumette enflammée provoque la combustion du dihydrogène dans l'air (présence de dioxygène) et s'accompagne d'une détonation.

2) Les réactifs de la réaction sont le zinc Zn et les ions H+. Un des produits est le dihydrogène. Les lois de conservation (éléments et charges) s'appliquent. Il se forme obligatoirement une espèce chimique contenant l'élément zinc et étant chargée (si on limite les produits à deux) donc l'ion zinc Zn2+ : Zn(s) + 2 H+(aq) →Zn2+(aq) + H2(g)

3) La fiche 4 nous permet de trouver un test caractéristique des ions Zn2+

(aq). En présence d'ions hydroxyde HO-, les ions zinc précipitent sous forme d'un solide blanc (voir p 223) : hydroxyde de zinc (Zn(HO)2) .

4) Voir le dispositif expérimental p 18. Le zinc est mis dans un ballon à fond plat muni d'un bouchon percé de deux trous. L'acide est placé dans une burette graduée fixée dans un des trous du bouchon tandis que par l'autre trou sort un tube à dégagement dont la seconde extrémité se situe sous une éprouvette retournée et remplie d'eau dans un cristallisoir rempli d'eau également.Le ballon est fait de telle façon que le gaz formé ne peut sortir du ballon que par le tube à dégagement. Les bulles de gaz, à la sortie du tube (autre extrémité), monte dans l'éprouvette en repoussant progressivement le niveau d'eau vers le bas. Le gaz est recueilli par déplacement d'eau.Ne pas oubliez que le volume de la verrerie (ballon → éprouvette) est constant.

5) a - Le volume d'eau déplacée Ve correspond à la variation totale de volume. Celle-ci inclut :- le volume occupé par l'acide Va versé qui a repoussé vers l'éprouvette le même volume de gaz et il ne correspond pas à un volume créé par la transformation chimique ;- le volume de dihydrogène créé par la transformation chimique Vg.Nous pouvons donc écrire :Ve = Va + Vg

soit encore : Vg = Ve - Va

b - Le volume de dihydrogène obtenu est :Vg = V(H2) = Ve - Va = 225 - 20 = 205 mLUne précision au mL est suffisante car on s'adapte toujours à la valeur la moins précise, ici le volume Ve.La quantité de matière correspondante est donnée par le rapport du volume gazeux et du volume molaire sous la pression de 1013 hPa et à 20 °C : n(H2) = V(H2) / Vm = 205.10-3 / 24,0 = 8,54.10-3 mol

6) a - La quantité de matière de zinc solide est donnée par le rapport de la masse de zinc sur la masse molaire atomique du zinc :n(Zn) = m(Zn) / M(Zn) = 58,0.10-2 / 65,4 = 8,87.10-3 molTrois chiffres significatifs (3 CS) pour chaque grandeur, de même pour le résultat.Celle des ions H+(aq) est donnée par le produit de la concentration de la solution acide par le volume d'acide versé :n(H+) = Ca x Va = 1,00 x 2,00.10-2 = 2,00.10-2 mol

Zn(s) + 2 H+(aq) → Zn2+(aq) + H2(g)

EIx = 0

ni(Zn) ni(H+) ni(Zn2+) ni(H2)= 8,87.10-3 = 2,00.10-2 = 0 = 0

ECTx

n(Zn) n(H+) n(Zn2+) n(H2)= ni(Zn) - x = ni(H+) – 2x = ni(Zn2+) - x = ni(H2) – x= 8,87.10-3 - x = 2,00.10-2 – 2x = x = x

EFxmax

nf(Zn) nf(H+) nf(Zn2+) nf(H2)= ni(Zn) - xmax = ni(H+) – 2xmax = ni(Zn2+) - xmax = ni(H2) - xmax

= 8,87.10-3 - xmax = xmax = xmax

= 2,00.10-2 – 2xmax

= 8,87.10-3 = 2,26.10-3 = 8,87.10-3 = 8,87.10-3

Le zinc disparaissant totalement, c’est lui qui est le réactif limitant donc l’avancement maximal vaut 8,87.10-3 mol.

c - La quantité théorique de dihydrogène formée lors de l'expérience est de 8,87.10-3 mol et celle expérimentale vaut 8,54.10-3 mol, elle est donc inférieure à la valeur théorique.

7) a - La quantité de dihydrogène dissout dans Ve peut se calculer par une simple règle de proportion : Harmonisez les unités !1,6 mg ↔1 Lm'(H2) mg ↔ 2,25.10-1 Lm'(H2) = 2,25.10-1 x 1,6 = 3,6.10-1 mg = 3,6.10-4 gCette valeur est celle de la masse de dihydrogène qui s'est dissoute dans le volume d'eau déplacée. La quantité de matière correspondante est : n'(H2) = m'(H2) / M(H2)La masse molaire moléculaire du dihydrogène est : M(H2) = 2 M(H) = 2 x 1,0 = 2,0 g.mol-1

A.N. : n'(H2) = 3,6.10-4 / 2,0 = 1,8.10-4 molLors de l'expérience, il s'est dissout 1,8.10-4 mol de dihydrogène dans les 225 mL d'eau déplacée.b - La quantité totale de dihydrogène formé regroupe la quantité sous gazeuse et celle sous forme dissoute :nT(H2) = n(H2) + n'(H2) = 8,54.10-3 + 0,18.10-3 = 8,72.10-3 molLa valeur calculée se rapproche de la valeur expérimentale sans toutefois l'atteindre. La différence entre les deux valeurs est inférieure à 2 % de la valeur théorique ce qui est correct.

Chapitre 1

C’est fini…