La mole. Ce qu il faut retenir

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1 La ole Ce qu il faut retenir Pour un échantillon coprenant un seul type d espèce chiique (atoe, ion ou olécule), on définit les grandeurs suivantes : : asse de l échantillon en g n : quantité de atière de l échantillon en ol M : asse olaire * de l espèce chiique contenue dans l échantillon en g.ol -1 * Pour déteriner la asse olaire d une espèce chiique oléculaire, on additionne les asses olaires atoiques de chaque atoe qui constitue la olécule. N : nobre d entités de l échantillon (sans unité) d : densité de l espèce chiique (sans unité) asse voluique de l espèce chiique en g.l -1 : ρ = ρ eau d, avec ρ eau = 1 g/l V : volue de l échantillon en L Les forules suivantes sont à connaître : = n M N= n N A où NA est le nobre d Avogadro (N A = 6, ol -1 ). = V La ole : Exercices d application niveau basique Exercice I Recopier et copléter les phrases à l aide d une partie du vocabulaire suivant : Nobre d Avogadro, ole(s), asse(s) olaire(s), quantité(s) de atière, olécule(s), asse(s) : «Une de olécules est la d un systèe contenant N A = 6, N A est appelé » 1. Quel est le sybole utilisé en chiie pour représenter la quantité de atière? Quelle est son unité? 2. Cobien y a-t-il de olécules d eau H 2O dans 2,00 oles d eau pure? Exercice II 1. Calculer la asse olaire des olécules suivantes : Chlorure d hydrogène HCl, éthanal H 3CO 2. Calculer la asse olaire des coposés ioniques suivants : Chlorure de potassiu (K + + Cl ) Dichroate de potassiu (2K + + CrO 3 2 ) Données : Masses olaires atoiques : H : 1,0 g.ol -1 ; C : 12,0 g.ol -1 ; N : 14,0 g.ol -1 ; O : 16,0 g.ol -1 ; Na : 23,0 g.ol -1 ; Cl : 35,5 g.ol -1 ; K : 39,1 g.ol -1 ; Cr : 52,0 g.ol -1 ; Co : 58,9 g.ol -1. Exercice III Le dihydrogénophosphate de sodiu dihydraté est un solide cristallisé de asse olaire 156,0 g.ol -1 et de forule (NaH 2PO 4, 2H 2O) 1. Calculer la asse d un échantillon contenant 8, ol de dihydrogénophosphate de sodiu dihydraté. 2. Calculer la quantité de atière contenue dans un échantillon de dihydrogénophosphate de sodiu dihydraté de asse 2,62 g. 3. Noer le atériel nécessaire pour effectuer un tel prélèveent.

2 Exercice IV Un flacon contient 800 L de chlorododécane, liquide de asse olaire oléculaire 204,79 g/ol, et de asse voluique 0,87 g/l. On souhaite préparer 2, ol de chlorododécane. 1. Exprier la asse d un échantillon en fonction de sa asse voluique et de son volue V. 2. Calculer la asse de chlorododécane contenue dans le flacon. 3. Exprier la quantité de atière d un échantillon en fonction de sa asse olaire et de sa asse. 4. Calculer la quantité de atière de chlorododécane contenue dans le flacon. Y en a-t-il suffisaent pour la préparation souhaitée? La ole : Exercices d application niveau avancé Exercice V Un grain d or (sybole Au) d environ 1 3 contient environ 98 ol d or. 1. Quelle est sa asse? 2. En déduire sa asse voluique. 3. Cobien d atoes d or contient-t-il? Masses olaires (en g.ol -1 ) : M(C) = 12 ; M(H) = 1 ; M(O) = 16 ; M(Au) = 197. N A = 6, ol -1 Exercice VI La vitaine C a pour forule brute : C 6H 8O Déteriner la asse olaire de la vitaine C. 2. Quelle est la quantité de atière présente dans un coprié de vitaine C de 500g? 3. En déduire le nobre de olécules présentes dans ce coprié. Données : Masses olaires atoiques : H : 1,0 g.ol -1 ; C : 12,0 g.ol -1 ; N : 14,0 g.ol -1 ; O : 16,0 g.ol -1 ; Na : 23,0 g.ol -1 ; Cl : 35,5 g.ol -1 ; K : 39,1 g.ol -1 ; Cr : 52,0 g.ol -1 ; Co : 58,9 g.ol -1. N A = 6, ol -1. Exercice VII De nobreuses olécules naturelles issues des plantes possèdent des goûts ou des senteurs agréables. Pari ces substances, on trouve le thyol que l'on peut extraire du thy et de l'origan. La forule développée de la olécule de thyol est représentée ci-contre. 1. Quelle est la forule brute du thyol? 2. Calculer la asse olaire oléculaire du thyol. 3. Au cours d'une extraction artisanale, on récupère une asse de 75 g de thyol liquide. Calculer la quantité de atière de thyol récupérée par cette extraction. 4. Le thyol est un liquide organique de asse voluique = 0,911 g.c -3. Calculer le volue de thyol extrait. Exercice VIII Deux échantillons, l un de platine (étal de sybole Pt, de densité 21,5), et l autre de paraffine (cire de forule C 25H 52), ont pour asse 1,000 kg. 1. Qu appelle-t-on asse voluique de la paraffine? Quelle est son unité? 2. Quelle est la quantité de atière contenue dans chaque échantillon? 3. Quel est le volue de l échantillon de platine? 4. L échantillon de paraffine a un volue de 1,20 L. La paraffine est-elle plus dense ou oins dense que le platine? Données : M Pt : 195,1 g.ol -1 ; M H : 1,0 g.ol -1 ; M C : 12,0 g.ol -1 ; M N : 14,0 g.ol -1 ;

3 La ole : Corrigé de l exercice I Recopier et copléter les phrases à l aide d une partie du vocabulaire suivant : Nobre d Avogadro, ole(s), asse(s) olaire(s), quantité(s) de atière, olécule(s), asse(s) : «Une ole de olécules est la quantité de atière d un systèe contenant N A = 6, olécules N A est appelé Nobre d Avogadro» 1. Quel est le sybole utilisé en chiie pour représenter la quantité de atière? Quelle est son unité? La quantité de atière est représentée par le sybole : n. Son unité est : la ole 2. Cobien y a-t-il de olécules d eau H 2O dans 2,00 oles d eau pure? Données : quantité de atière n = 2,00 oles ; nobre d Avogadro : N A = 6, ol -1 Forule : N = n x N A Calcul : N = 2 x 6, N = 1, olécules Corrigé de l exercice II 1. Calculer la asse olaire des olécules suivantes : Chlorure d hydrogène HCl, éthanal H 3CO Chlorure d hydrogène : Données : asses olaires atoiques : M H = 1,0 g.ol -1 ; M Cl = 35,5 g.ol -1 Forule : M HCl = M H + M Cl Calcul : M HCl = 1,0 + 35,5 M HCl = 36,5 g/ol Méthanal : Données : M H = 1,0 g.ol -1 ; M C = 12,0 g.ol -1 ; M O = 16,0 g.ol -1 Forule : M H3CO = 3 x M H + M C + M O Calcul : M H3CO = 3 x 1,0 + 12,0 + 16,0 M H3CO = 31,0 g/ol 2. Calculer la asse olaire des coposés ioniques suivants : Chlorure de potassiu (K + + Cl ) Dichroate de potassiu (2K + + CrO 2 3 ) Chlorure de potassiu (K+ + Cl ) : Données : M K = 39,1 g.ol -1 ; M Cl = 35,5 g.ol -1 Forule : M KCl = M K + M Cl Calcul : M KCl = 39,1 + 35,5 M HCl = 74,6 g/ol Dichroate de potassiu (2K + + CrO 2 3 ) Données : M K = 39,1 g.ol -1 ; M Cr = 52,0 g.ol -1 ; M O = 16,0 g.ol -1 Forule : M K2CrO3 = 2M K + M Cr + 3M O Calcul : M K2CrO3 = 2 39,1 + 52, ,0 M K2CrO3 = 178,2 g/ol Rearque : ne pas oublier d indiquer l unité g.ol -1 (ou g/ol)

4 La ole : Corrigé de l exercice III Le dihydrogénophosphate de sodiu dihydraté est un solide cristallisé de asse olaire 156,0 g.ol -1 et de forule (NaH 2PO 4, 2H 2O) 1. Calculer la asse d un échantillon contenant 8, ol de dihydrogénophosphate de sodiu dihydraté. Données : asse olaire M = 156,0 g.ol -1 ; quantité de atière : n = 8, ol Forule : = n M Calcul de la asse : = n = 8, ,0 soit = 135 g 2. Calculer la quantité de atière contenue dans un échantillon de dihydrogénophosphate de sodiu dihydraté de asse 2,62 g. Données : asse olaire M = 156,0 g.ol -1 ; asse : = 2,62 g Forule : = n M donc n = M Calcul de la quantité de atière n : n = 2, soit n = 1, ol (0,0168 ol) 3. Noer le atériel nécessaire pour effectuer un tel prélèveent. Matériel nécessaire pour effectuer une pesée : balance électronique, capsule de pesée, spatule Corrigé de l exercice IV Un flacon contient 800 L de chlorododécane, liquide de asse olaire oléculaire 204,79 g/ol, et de asse voluique 0,87 g/l. On souhaite préparer 2, ol de chlorododécane. 1. Exprier la asse d un échantillon en fonction de sa asse voluique et de son volue V. Forule : = V Donc : l expression de la asse est : = V 2. Calculer la asse de chlorododécane contenue dans le flacon. Données : = 0,87 g/l ; V = 800 L Forule : = V = 0,87 800, soit = 696 g 3. Exprier la quantité de atière d un échantillon en fonction de sa asse olaire et de sa asse. Forule : = n M Donc l expression de la quantité de atière est : n = M 4. Calculer la quantité de atière de chlorododécane contenue dans le flacon. Y en a-t-il suffisaent pour la préparation souhaitée? Données : asse olaire M = 204,79 g/ol ; asse : = 696 g Forule : n = M 696 Calcul : n = 204,79 soit n = 3,40 ol.

5 Corrigé de l exercice V Un grain d or (sybole Au) d environ 1 3 contient environ 98 ol d or. 1. Quelle est sa asse? Données : asse olaire M = 197 g.ol -1 ; quantité de atière : n = ol Forule : = n M Calcul de la asse : = soit = 1, g (0,019 g) 2. En déduire sa asse voluique. Données : asse : = 1, g volue : V = 1 3 = (10-1 c) 3 soit V = 10-3 c 3 or 1c 3 = 1 L, donc V =10-3 L Forule : = V Calcul : ρ = 1, Soit = 19 g/l 3. Cobien d atoes d or contient-t-il? Données : quantité de atière : n = ol ; nobre d Avogadro : N A = 6, ol -1 Forule : N = n N A Calcul : N = , Soit N = 5, atoes d or Corrigé de l exercice VI La vitaine C a pour forule brute : C 6H 8O Déteriner la asse olaire de la vitaine C. Données : M H = 1,0 g.ol -1 ; M C = 12,0 g.ol -1 ; M O = 16,0 g.ol -1 Forule : M(C6H8O6) = 6 x M C + 8 M H + 6 M O Calcul : M(C6H8O6) = 6 x 12, ,0 + 16,0 Soit M(C6H8O6) = 176,0 g/ol 2. Quelle est la quantité de atière présente dans un coprié de vitaine C de 500g? Données : asse = g, asse olaire M = 176,0 g/ol Forule : n = M Calcul de la quantité de atière : n = ,0 soit n = 2, ol 3. En déduire le nobre de olécules présentes dans ce coprié. Données : quantité de atière n = 2, ol ; Nobre d Avogadro : N A = 6, ol -1 Forule : N = n N A Calcul du nobre de olécules : N = 2, , soit N = 1, olécules.

6 Corrigé de l exercice VII De nobreuses olécules naturelles issues des plantes possèdent des goûts ou des senteurs agréables. Pari ces substances, on trouve le thyol que l'on peut extraire du thy et de l'origan. La forule développée de la olécule de thyol est représentée ci-contre. 1. Quelle est la forule brute du thyol? On copte les atoes présents dans la forule développée du thyol. On obtient la forule : C 10H 14O 2. Calculer la asse olaire oléculaire du thyol. M(C 10H 14O) = 10 M C+14 M H+M O, M(C 10H 14O) = 10 12,0+14 1,0+16,0, soit M(C 10H 14O) = 150,0 g.ol Au cours d'une extraction artisanale, on récupère une asse de 75 g de thyol liquide. Calculer la quantité de atière de thyol récupérée par cette extraction. Données : asse de l échantillon = 75 g ; Masse olaire M(C 10H 14O) = 150,0 g.ol -1 Forule : n = M C H O Calcul : n = ,0 ( ) soit n=5, ol (ou 0,50 ol) Le thyol est un liquide organique de asse voluique = 0,911 g.c -3. Calculer le volue de thyol extrait. Données : asse voluique : = 0,911 g/l ; asse de l échantillon = 75 g. Forule : = V d où V = 75 Calcul : V =, 0,911 Soit V = 82 L

7 Corrigé de l exercice VIII Deux échantillons, l un de platine (étal de sybole Pt, de densité 21,5), et l autre de paraffine (cire de forule C 25H 52), ont pour asse 1,000 kg. 1. Qu appelle-t-on asse voluique de la paraffine? Quelle est son unité? La asse voluique est la asse d un échantillon de volue égal à l unité. Elle s exprie en Kg/L ou g/l (ou g.c -3 ) 2. Quelle est la quantité de atière contenue dans chaque échantillon? Platine : Données : asse de l échantillon : = 1, g ; asse olaire : M = 195,1 g.ol -1 Forule : n = M 3 1, Calcul : n Pt =, 195,1 Soit : n Pt = 5,126 ol Paraffine : Données : asse de l échantillon : = 1, g ; asse olaire : M C25H52 = 25 M C + 52 M H, soit M C25H52 = 352,0 g.ol -1 Forule : n = M 3 1, Calcul : n paraffine = 352,0 soit n paraffine = 2,841 ol. 3. Quel est le volue de l échantillon de platine? Données : asse voluique du platine = 21,5 kg.l -1 ; Forule : V =, Calcul : V 1,000 = 21,5 asse : = 1,000 Kg. soit V = 4, L. Rearque : attention aux unités de esure de la asse voluique (g/l ou Kg/L) en adéquation avec celles de la asse (g ou Kg) et du volue (L ou L). 4. L échantillon de paraffine a un volue de 1,20 L. La paraffine est-elle plus dense ou oins dense que le platine? A asse équivalente, le volue de la paraffine est supérieur à celui du platine, donc la paraffine est oins dense que le platine.