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Physique-Chimie 1re

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Exercices




Pour commencer

Savoir-faire - Parcours d'apprentissage

Calculer la masse molaire d’une espèce chimique :
14
15
16

Calculer une quantité de matière à partir d’une masse :
18
19

Calculer une quantité de matière à partir d’un volume de gaz :
17

Déterminer la composition permettant la description d’un système chimique :
DIFF
31

Détermination de la quantité de matière

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18
Mouvement à quartz

RAI/ANA : Faire le lien entre les modèles microscopiques et les grandeurs macroscopiques
Horloge à quartz

À la fin des années 1960, les premiers mouvements à quartz sont apparus dans les montres. Leur fonctionnement se base sur la vibration d’un cristal de quartz, formé principalement de silice SiO2\text{SiO}_2, taillé en diapason. Il contient en moyenne une quantité n=3,33×106n = 3\text{,}33 \times 10^{-6} mol de silice.

1. Calculer la masse molaire de la silice.


2. Déterminer la masse moyenne d’un cristal de quartz.
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16
Juste un morceau de sucre

RAI/MOD : La quantité de matière

Un morceau de sucre en forme de cube pèse 3 g. Le sucre est un corps pur : le saccharose C12H22O11\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}.

1. Calculer la masse molaire du saccharose.


2. En déduire la quantité de matière de saccharose dans ce morceau de sucre.
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17
Bonus écologique

VAL : Analyser un résultat numérique : analyse comparative
Pour bénéficier d’un bonus écologique, un véhicule doit émettre moins de 4,55×1034{,}55 \times 10^{-3} mol de CO2\text{CO}_2 aux 100 km. Un véhicule moyen rejette 6,05×1036\text{,}05 \times 10^{-3} L de CO2\text{CO}_2 aux 100 km.

1. Calculer la quantité de CO2\text{CO}_{2} émise par ce véhicule.


2. En déduire si ce véhicule bénéficie ou pas du bonus.


Donnée
  • Masse volumique de l’eau : Vm=24,0V_{m} = 24{,}0 L·mol-1.

Remarque

En chimie, une quantité (de matière) d’entités fait toujours référence à une valeur exprimée en mol. Attention donc au vocabulaire employé !

Une notion, trois exercices


DIFFÉRENCIATION
Savoir-faire : Calculer une quantité de matière à partir du volume d’un gaz

20
Le protoxyde d’azote et la cuisine

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RAI/MOD : La quantité de matière

Le protoxyde d’azote, de formule brute N2O\text{N}_2\text{O}, est un gaz utilisé en cuisine pour les siphons. Il est vendu en cartouche de 0,30 L pour 15 bar de pression à 20 °C.

1. Rappeler la formule reliant le volume VV, le volume molaire VmV_m et la quantité de matière nn.


2. Calculer la quantité de gaz dans la cartouche.


3. Calculer la masse molaire du protoxyde d’azote.


4. En déduire la masse de gaz dans la cartouche.


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22
Le protoxyde d’azote et la chirurgie

RAI/MOD : La quantité de matière

Le protoxyde d’azote N2O\text{N}_2\text{O} est un gaz utilisé en mélange comme anesthésiant. Il est stocké en bouteille de 442 L, à une température de 20 °C et à une pression de 15 bar.

Déterminer la masse de gaz dans la bouteille.

Données

  • À T=T = 20 °C et P=P= 15 bar, à Vm=V_m = 1,62 L·mol‑1
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21
Le protoxyde d’azote et le tuning

RAI/MOD : La quantité de matière

Pour augmenter la puissance de leurs moteurs, certains préparateurs américains de tuning posent des kits NOS de protoxyde d'azote N2O\text{N}_2\text{O}. Une bouteille de ce gaz en contient 37 L à 20 °C, sous une pression de 15 bar.

1. Calculer la quantité de gaz.


2. En déduire la masse de gaz dans la bouteille.



Bouteille de gaz NOS
Une bouteille de gaz NOS.

Masse Molaire

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15
Le plasma sanguin

APP : Extraire l’information utile sur supports variés

Les ions K+\text{K}^+, H2PO4\text{H}_2\text{PO}_4^- et HCO3\text{HCO}^{-}_{3} sont présents dans le plasma sanguin.

Déterminer les masses molaires de ces ions.


Plasma sanguin

Plasma sanguin vu au microscope optique.

Remarque

Le bisphénol A est un perturbateur endocrinien avéré et son usage dans le conditionnement alimentaire tend à disparaître.
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13
Quelques monomères de plastique

APP : Extraire l’information utile sur supports variés

Le chlorure de vinyle, de formule brute C2H3Cl\text{C}_2\text{H}_3\text{Cl}, est un monomère utilisé pour la fabrication du PVC, servant pour les fenêtres, les tuyaux de canalisation ou les balles de tennis de table.
Le bisphénol A, de formule brute C15H16O2\text{C}_{15}\text{H}_{16}\text{O}_2, est un monomère à l’origine de la fabrication de résines époxydes, revêtements intérieurs de certaines boîtes de conserve.

Déterminer les masses molaires de ces deux molécules.
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14
Polluants atmosphériques

APP : Extraire l’information utile sur supports variés

L’air contient des polluants à diverses teneurs, comme le formaldéhyde CH2O\text{CH}_2\text{O}, l’ozone O3\text{O}_3 et le dioxyde de soufre SO2\text{SO}_2.

Déterminer les masses molaires de ces trois gaz.

Composition d’un système chimique

Données


  • Pour 1 L d’eau, 11°TH =104= 10^{-4} mol d’ions Ca2+\text{Ca}^{2+} ou Mg2+\text{Mg}^{2+}.
  • La dureté est la somme des deux valeurs en °TH.
  • Plage de dureté de l’eau :
Dureté de l'eau

Supplément numérique
A
Bouteille d’air comprimé

MATH : Calcul littéral (résoudre une équation)

Une bouteille d’air comprimé contient, en pourcentage molaire, 78,08 % de N2, 20,95 % de O2, 0,93 % de Ar et 0,04 % d’autres gaz.

Déterminer la composition molaire en chacun des gaz d’une bouteille de 800 L d’air comprimé.
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19
Dureté d’une eau

RAI/MOD : La quantité de matière
MATH : Calcul littéral (résoudre une équation)

La dureté d’une eau (ou titre hydrotimétrique) est d’autant plus élevée qu’elle est calcaire. Un agriculteur a reçu la composition de son eau de puits et veut connaître la dureté associée. Il est indiqué une masse de 84 mg d’ions Ca2+\text{Ca}^{2+} et 24 mg d’ions Mg2+\text{Mg}^{2+} pour 1 L d’eau.

1. Calculer les quantités de matière en ions calcium et en ions magnésium correspondantes.


2. Calculer la dureté de cette eau.


3. Comment peut-on qualifier cette eau de puits ?

Pour s'échauffer

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5
Masse molaire

Argent, Or & Platine

Retrouver les masses molaires des métaux précieux platine (Pt\text{Pt}), argent (Ag\text{Ag}) et or (Au\text{Au}).

6
Masse molaire

Calculer les masses molaires des molécules de diiode I2\text{I}_2, d’ammoniaque NH3\text{NH}_3 et d’acide sulfurique H2SO4\text{H}_2\text{SO}_4.


7
Masse molaire

1. Déterminer les masses molaires des cations suivants Cu2+\text{Cu}^{2+}, Ag+\text{Ag}^+, Cr3+\text{Cr}^{3+}, Fe3+\text{Fe}^{3+} et NH4+\text{NH}^{+}_4 .


2. Calculer les masses molaires des anions Cl\text{Cl}^-, S2\text{S}^{2-}, NO3\text{NO}^-_3 et MnO4\text{MnO}^-_4 .


8
Quantité de matière

Calculer la quantité de matière de 25 g de fer Fe\text{Fe} solide.


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9
Masse d’un échantillon

Calculer la masse de 0,052 mol de plomb Pb\text{Pb} solide.


10
Quantité de matière

L’éthanol liquide a une masse volumique ρ=0,79\rho = 0,79 kg·L-1 et une masse molaire moléculaire M=46M = 46 g·mol -1.
Calculer la quantité de matière d’un volume de 15 mL d’éthanol.


11
Quantité de matière

Calculer la quantité de matière de 40 L de méthane gazeux dans les conditions de T=T = 0 °C et P=P = 1,013 bar.


12
Volume d’un échantillon

Calculer le volume de 4,7×1024{,}7 \times 10^{-2} mol de CO2\text{CO}_2 (g) dans ces conditions de température et pression.


Données
  • À P=1,013P= 1{,}013 bar et à T=0T = 0 °C, Vm=22,4V_m = 22{,}4 L·mol-1.
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