Quantité de matière
Exercice 1
1. La quantité de matière a pour unité :
a. le kilogramme
b. la mole
c. le gramme
d. le litre
2. La constante d'Avogadro, notée $NA$, représente :
a. la quantité d'atomes, d'ions ou de molécules dans un gramme d'échantillon.
b. la quantité d'atomes, d'ions ou de molécules dans une mole d'échantillon.
c. la quantité d'atomes, d'ions ou de molécules dans un kilogramme d'échantillon.
d. la quantité d'atomes, d'ions ou de molécules dans un litre d'échantillon.
3. Dans une mole d'atomes de carbone, il y a :
a. $6.02\cdot 10^{3}$ atomes de carbone
b. $6.02\cdot 10^{21}$ atomes de carbone
c.$6.02\cdot 10^{-21}$ atomes de carbone
d. $6.02\cdot 10^{23}$ atomes de carbone
4. La relation permettant de déterminer la quantité de matière n d'atomes dans un échantillon, connaissant le nombre d'atomes $N$ et la valeur de la constante d'Avogadro $NA$ est :
a. $n=N/N_{A}$
b. $n=N\times N_{A}$
c. $n=N_{A}/N$
d. $n=N-N_{A}$
5. D'après vous, la masse molaire atomique représente :
a. la masse d'un litre d'atomes
b. la masse d'une mole d'atomes
c. la masse de $6.02\cdot 10^{23}$ atomes
d. la masse de $6.02\cdot 10^{-23}$ atomes
6. La formule brute d'une molécule indique :
a. le nombre d'atomes dans la molécule
b. la nature des atomes composant la molécule
c. le nombre de liaisons covalentes dans la molécule
d. le nombre d'électrons par atome
7. Soit $m(Al)$ et $m(O)$ les masses respectives des atomes d'aluminium et d'oxygène.
La masse d'une molécule d'oxyde d'aluminium de formule brute $Al_{2}O_{3}$ est égale à :
a. $m(Al)+m(O)$
b. $m(Al)+2m(O)$
c. $2\,m(Al)+3\,m(O)$
d. $2\,m(O)+3\,m(Al)$
8 - La relation entre la masse m d'un échantillon d'une espèce, le nombre $N$ d'entités qu'il contient et la masse $m_{\text{entité}}$ d'une entité est :
a. $m=N\times m_{\text{entité}}$
b. $N=m/m_{\text{entité}}$
c. $N=m_{\text{entité}}/m$
d. $m_{\text{entité}}=N\times m$
9. Un échantillon de $100\,g$ d'une espèce est composé d'entités dont la masse est de l'ordre de $10^{-26}kg $
Cet échantillon contient de l'ordre de :
a. $10^{24}\text{entités }$
b. $10^{-34}\text{entité }$
c. $10^{25}\text{ entités }$
d. $10^{25}\text{entités }$
10. Un échantillon d'une mole de fer à une masse de $55.8,g$
La masse d'un atome de fer est de $9.5\cdot 10^{-26}kg.$
La masse d'un atome de cuivre est de $1.1\cdot 10^{-26}kg$
a. $2$ moles de fer ont une masse de $111.6\,g$
b. $2$ moles de fer ont une masse de $1.116\,kg$
c. $1$ mole de cuivre a une masse de $55.8\,g$ aussi
d. $1$ mole de cuivre a une masse inférieure à $55.8\,g$
11. Le nombre d'Avogadro représente :
a. Le nombre d'entités par quantité de matière
b. Le nombre de moles par entités
c. Le nombre de moles par quantité de matière
d. Le nombre de moles par masse molaire
e. Le nombre d'entités par mole
f. Le nombre d'entités par gramme de matière
Exercice 2
Calculer la masse molaire des espèces chimiques ou composés ioniques suivants :
1. Le paracétamol de formule $C_{8}H_{9}NO_{2}$
2. Le diiode de formule $I_{2}$
3. Le carbonate de calcium de formule $CaCO_{3}$
4. La vitamine C de formule $C_{6}H_{8}O_{6}$
5. Le sulfate de magnésium heptahydraté de formule $MgSO_{4}$, $7H_{2}O$
6. Le sel de Mohr de formule
$Fe\left(SO_{4}\right)_{2}\left(NH_{4}\right)_{2}$, $6\,H_{2}O$
Exercice 3
1. Le dihydrogénophosphate de sodium dihydraté est un solide cristallisé de formule brute $NaH_{2}PO_{4}$, $2\,H_{2}O$
1.1. Calculer la masse d'un $m_{1}(\text{ en g })$ échantillon contenant $n_{1}=8.65\cdot 10^{-1}mol$ de dihydrogénophosphate de sodium dihydraté.
1.2. Calculer la quantité de matière $n_{2}$ contenue dans un échantillon de dihydrogénophosphate de sodium dihydraté de masse $m_{2}=2.62\,g$
2. Le cyclohexane $C_{2}H_{12}(l)$ est un solvant de masse volumique $\rho=0.78\,g\cdot mL^{-1}.$
Calculer la quantité de matière n contenue dans $100\,mL$ de cyclohexane.
Données : Masses molaires :
$M(H)=1.0\,g\cdot mol^{-1}$,
$M(C)=12.0\,g\cdot mol^{-1}$,
$M(O)=16.0\,g\cdot mol^{-1}$
$M(Na)=23.0\,g\cdot mol^{-1}$
$M(P)=31.0\,g\cdot mol^{-1}$
Exercice 4
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 chimique est $C_{8}H_{10}N_{4}O_{2}$
1. Quelle est la masse molaire de la caféine ?
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 ?
3. Combien de tasses de café peut-on boire par jour sans risque d'intoxication ?
Un café décaféiné en grains (ou moulu) ne doit pas contenir plus de $0.10\%$ en masse de caféine.
4. Quelle quantité de matière maximale de caféine y-a-t-il dans un paquet de café décaféiné de masse $250\,g$ ?
Exercice 5
L'oxyde d'azote $N_{2}O$ est utilisé comme gaz anesthésiant en chirurgie ou comme propulseur dans les bombes aérosol.
Le volume molaire gazeux vaut $25.0\,L\cdot mol^{-1}$
1. Quelle est la masse molaire de l'oxyde d'azote ?
2. Quelle quantité de matière contient un volume $V=50.0\,mL$ de ce gaz.
3. Calculer la masse de $50.0\,mL$ de ce gaz.
Exercice 6
On synthétise l'arôme de la banane, à l'aide d'un acide liquide $A$ de formule brute $C_{2}H_{4}O$ et d'un alcool liquide $B$ de formule brute $C_{5}H_{12}O$
Le mélange contient les mêmes quantités de matière de $A$ et $B.$
On donne les masses volumiques de
$A\rho_{A}=1.05\,kg\cdot L^{-1}$ et de
$B\rho_{B}=0.810\,kg\cdot L^{-1}$
On utilise un volume $V_{A}=25.0\,mL$ de l'acide $A.$
1. Calculer la quantité de matière de cet acide $A.$
2. Calculer le volume $B_{B}$ d'alcool $B.$
Exercice 7
L'acide sulfamique est un composé moléculaire de formule brute $H_{3}NSO_{3}$
On veut connaître la quantité de matière $n$ contenue dans une masse $m=150\,g$ d'acide sulfamique.
1. Calculer la masse molaire de ce composé.
2. Exprimer $n$ en fonction de $m$ et $M.$
Préciser les unités de chaque grandeur.
3. Calculer la quantité de matière contenue dans une masse $m=150\,g$ d'acide sulfamique.
Données : masses molaires atomiques en $g\cdot mol^{-1}$ : $M(H)=1.0$ ;
$M(N)=14$ ;
$M(S)=32$ ;
$M(O)=16$
Exercice 8
Un flacon $A$ de volume $V_{A}=0.80\,L$ renferme une masse $m_{_{A}}=1.41\,g$ de propane gazeux $C_{3}H_{8}$
1. Déterminer la quantité de matière $n$ de propane contenu dans le flacon.
2. Calculer le volume molaire du gaz dans les conditions de l'expérience.
3. Dans les mêmes conditions de température et de pression, un flacon $B$ de volume $V_{B}=2\,V_{A}$ renferme une masse $m_{B}=3.71\,g$ d'un gaz inconnu.
Déterminer la masse molaire $M_{B}$ de ce gaz.
4. Ce gaz est un alcane de formule générale $C_{x}H_{2x+2}$ où $x$ est un entier positif.
Déterminer la formule brute de cette espèce chimique.
Données :
$M(C)=12\,g\cdot mol^{-1}$ ;
$M(H)=1\,g\cdot mol^{-1}$ ;
$NA=6.02\cdot 10^{23} mol^{-1}$
Exercice 9
1. Le dihydrogénophosphate de sodium dihydraté est un solide cristallisé de formule brute $NaH_{2}PO_{4}$, $2H_{2}O$
1.1. Calculer la masse $m_{1}(\text{ en }g)$ d'un échantillon contenant $n_{1}=8.65\cdot 10^{-1}mol$ de dihydrogénophosphate de sodium dihydraté.
1.2. Calculer la quantité de matière $n_{2}$ contenue dans un échantillon de dihydrogénophosphate de sodium dihydraté de masse $m_{2}=2.62\,g$
2. Le cyclohexane C6H12(l) est un solvant de masse volumique $\rho=0.78\,g\cdot mL^{-1}$
Calculer la quantité de matière $n$ contenue dans $100\,mL$ de cyclohexane.
Données : Masses molaires :
$M(H)=1.0\,g\cdot mol^{-1}$
$M(C)=12.0\,g\cdot mol^{-1}$
$M(O)+16.0\,g\cdot mol^{-1}$
$N(Na)=23.0\,g\cdot mol^{-1}$
$M(P)=31.0\,g\cdot mol^{-1}$
Exercice 10
Quantité de matière et masse
1.1. Rappeler la définition de « quantité de matière ».
1.2. Rappeler la définition de la mole.
Écrire la relation entre le nombre $N$ d'entités chimiques présentes dans un échantillon de matière, le nombre de moles et le nombre d'Avogadro.
Préciser les unités.
2.1. Rappeler la définition de la masse molaire atomique d'un élément.
2.2. Calculer la masse molaire moléculaire de la molécule de glucose de formule chimique
$C_{6}H_{12}O_{6}$
3.1. Écrire la relation qui permet de calculer la quantité de matière d'un échantillon de masse $m$ et de masse molaire $M.$
Préciser les unités.
3.2. On considère un sucre composé uniquement de glucose.
Sa masse est de $4.0\,g.$
Calculer la quantité de matière de glucose dans un morceau de sucre.
Exercice 11
Quantité de matière et volume
1.1. Donner la définition de la masse volumique d'une espèce chimique.
Écrire la relation mathématique entre la masse volumique, la masse et le volume d'une espèce chimique.
Préciser les unités.
1.2. La masse volumique de l'eau vaut $980\,g\cdot L^{-1}.$ Déterminer la masse de $2.50\,L$ d'eau.
2.1. À partir des définitions de la masse volumique et de la quantité de matière, déterminer l'expression de la quantité de matière $n$ en fonction de la masse volumique $\rho$, du volume $V$ et de la masse molaire $M.$
Préciser les unités.
2.2. Calculer la quantité de matière en mol d'un verre contenant $10\,cL$ d'eau.
3. On remplace l'eau par de la glycérine (de formule chimique $C_{3}H_{8}O_{3}$
On pèse ces $10.0\,cL$ de glycérine et on trouve une masse de $126.1\,g$
3.1. Calculer la masse volumique de la glycérine en $g\cdot L^{-1}$
3.2. Calculer la quantité de matière contenue dans l'échantillon de $10.0\,cL$ de glycérine.
Exercice 12
Quantité de matière d'un échantillon gazeux
1.1. Donner la définition du volume molaire d'un gaz.
1.2. Donner l'expression de la quantité de matière d'un volume $V$ de gaz en fonction du volume molaire.
1.3. Calculer la quantité de matière de diazote contenue un volume de $416.0\,L$ de ce gaz, à $1000^{\circ}C$ et sous une pression de $1.013\cdot 10^{5} Pa$
1.4. En déduire la masse de diazote correspondante.
2.1. Rappeler l'équation d'état des gaz parfaits.
Préciser les unités et la valeur de la constante $R.$
2.2. A partir de cette équation, exprimer la quantité de matière $n$ en fonction de la pression, du volume, de la température du gaz et de la constante $R.$
2.3. Utiliser cette relation pour calculer la quantité de matière du volume précédent de diazote.
Données :
Volume molaire des gaz à $1000^{\circ}C$ et sous une pression de $1.013\cdot 105 Pa$ : $V_{m}=104.0\,L\cdot mol^{-1}$