Y a-t-il la même quantité de gaz dans une bouteille de 20 L de dioxygène et dans une bouteille de 20 L d'hélium ?

La chimie analytique s'intéresse à la caractérisation et la quantification des entités chimiques présentes dans un mélange. Elle est notamment utilisée en recherche et développement, et en contrôle qualité dans l'industrie.

Elle utilise des méthodes et techniques très diverses allant d'une simple mesure d'acidité à une mesure à l'aide d'une spectrométrie en fluorescence \text{X} (sous atmosphère d'argon), ou encore d'une chromatographie en phase gazeuse (sous atmosphère d'hélium).

Doc. 2

La distillation des gaz de l'atmosphère

• Constante d'Avogadro (nombre d'entités par mole) :
  N_{\mathrm{A}}=6{,}022 \times 10^{23} mol^-1.

Doc. 3

Données caractéristiques de gaz

Masse de gaz dans une bouteille de capacité de 2,3 m³ :

• m(\text{He})= 0,389 kg ;
• m(\text{Ar})= 3,888 kg ;
• m(\text{N}_2)= 2,725 kg.

1. Proposer une hypothèse, en réponse à la problématique posée en introduction.

2. Doc. 3 Déterminer le nombre d'atomes ou de molécules, puis la quantité de matière de chacun de ces gaz dans une bouteille d'une capacité de 2,3 m³.

3. L'hypothèse proposée est-elle validée ?

4. Le volume molaire V_\text{m} est le volume d'une mole de gaz. Déterminer sa valeur dans les conditions T = 15 °C et P = 1{,}013 bar.

Donner la relation mathématique liant la quantité de matière de gaz n_\text{gaz}, le volume de gaz V_\text{gaz} et le volume molaire V_\text{m}.