Objectif : définir et calculer quantité de matière, masse molaire et volume molaire. Identifier les informations importantes dans le tableau périodique des éléments.

Situation : Une bouteille de 1,5 L de soda maison est composée en partie d’eau (1500g : H2O), du sucre (158 mg : C6H12O6) et du dioxyde de carbone (0,48mL : CO2).

Combien y a-t-il de molécules de ces différentes substances dans la bouteille.

Pour répondre à cette problématique, nous aurons besoin de l’outil suivant, défini par le chimiste italien Avogadro au début du 19ème siècle :

Les éléments chimiques sont trop petits et donc non pesables avec notre matériel, on prendra comme référence le nombre de 6,02×1023 éléments. Ce nombre s’appelle le nombre d’Avogadro NA.Il correspond à une mole d’éléments. C’est alors une quantité pesable.

I. Notion de mole1. Quel calcul ferait-on pour calculer le nombre de molécules d’eau dans 1500g d’eau ? et dans

0,48 mL de dioxyde de carbone ?

2. Quelles sont les données qui manquent pour ces calculs ?

3. D’après le document ci-dessus, peut-on obtenir pratiquement ces données ? Justifier. Quelle unité va-t-ton utiliser ?

II. Calcules de masses molaires1. Dans le tableau périodique sont déjà indiquées les masses molaires atomiques. (cf annexe)

a) Rechercher la masse molaire atomique MC du carbone, MH de l’hydrogène et MO de l’oxygène.

b) Combien d’atomes y a-t-il dans 12g de carbone ?

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c) Combien d’atomes y a-t-il dans 32g d’oxygène ? dans 4,04g d’hydrogène ?

d) Combien de moles n y a-t-il dans m=42g de carbone ? dans m=83,2g d’oxygène.

e) D’après les observations, entourer la ou les relations utilisables :

n = Mm

m = n × M n = m × M n = mM

2. Calculer les masses molaires moléculaires :a) Compléter le tableau suivant pour la molécule d’eau :

H2OH2OH2O Hydrogène Oxygène

Masse molaire moléculaire de H2O

Dans une molécule de H2O

Nombre de molécules :

1

Nombred’atomes ………. ……….

Masse molaire moléculaire de H2O

Dans une mole de molécules d’H2O

Nombre de molécules :

…………..

Nombred’atomes ………. ……….

Masse molaire moléculaire de H2O

Dans une mole de molécules d’H2O

Nombre de molécules :

…………..

Nombre de moles

d’atomes………. ………. Masse molaire

moléculaire de H2O Dans une mole de molécules d’H2O

Nombre de molécules :

…………..Masse totale =

b) Calculer les masses molaires suivantes : M(CO2) : M(C6H1206) :

c) Combien y a-t-il de moles dans 0,88 mg de CO2 ? dans 1,5 kg d’eau ? dans 158 mg de sucre ?

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III. Le volume molaireLes gaz sont plutôt manipulés dans des récipients fermés. On utilise alors le volume (litres, mètre cubes) et non la masse (kilogrammes, grammes...).

Loi d’Avogadro :Avogadro a constaté que dans les conditions normales (0°C et 1013 hPa), une mole de n’importe quel gaz occupait toujours 22,4L. C’est le volume molaire noté Vm.Vers 20°C, ce volume atteindrait 24L.

1. Pourquoi à 20°C une mole de gaz occupe 24L plutôt que 22,4L ?

2. Calculer le volume que prendrait 2,5 moles de H2 ou de CO2 ou de N2 à 0°C.

3. Calculer la quantité de matière n dans V=0,48mL de dioxyde de carbone à 20°C ?

4. D’après les observations, entourer la ou les relations utilisables :

n = VmV

V = n ×Vm n = V ×Vm n = VVm

IV. La composition quantitative de la bouteille

Compléter le tableau bilan :

SubstancesQuantité de matière nQuantité de matière n

Substances En moles En molécules

Bouteille de 1,5 L

Eau

Bouteille de 1,5 L SucreBouteille de 1,5 L

Dioxyde de carbone

!

D’après les observations de ce tableau, expliquer pourquoi les chimistes parlent plutôt en moles.

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Comment établir la composition d’un liquide d’usage courant ? ACTIVITE

Eléments chimiques dans les eaux CHIMIE

LP Baronnerie Maths-sciences NOM : 3

Classification périodique des élém

ents chimiques connus

Symbole de l’élém

ent chim

ique

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