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1 Date : Nom : Groupe : Résultat : / 80 Masse molaire, balancement d équations, loi de la conservation de la masse 436 Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif terminal 5 : Les réactions chimiques Partie A : Calcul de la masse molaire moléculaire Exemple de calcul : La masse molaire moléculaire est la masse d une mole de molécules. Ainsi, il faut se référer aux masses indiquées dans le tableau périodique. Ces masses sont celles d une mole d atomes. Ainsi, pour calculer la masse molaire d une molécule de propane C 3 H 8, on regarde la masse molaire du carbone, C, qui est de 12 g et celle de l hydrogène, H, qui est de 1 g. Puisqu on a 3 atomes de carbone et 8 d hydrogène, on fait le calcul suivant : (12 g x 3) + (1 g x 8) = 44 g Réponse : La masse molaire du C 3 H 8 est de 44 g. Note : Utilise les valeurs de masses atomiques arrondies à l unité, sauf pour le chlore dont la masse atomique est arrondie à 35,5. Les valeurs de masses calculées doivent être arrondies au dixième près. 1. Donne la masse molaire des molécules suivantes. (1 point par réponse) / 5 a) H 2 S : b) HCl : c) CaCl 2 : d) Mg(OH) 2 : e) Mg 3 (PO 4 ) 2 : Masse molaire, balancement d équations, loi de la conservation de la masse 436 1

2 Partie B : Calculs des masses des réactifs et des produits Rappel : Dans des équations, les coefficients devant les molécules donnent les rapports entre elles. Ainsi, pour passer d une molécule à une autre, il faut toujours utiliser les moles et non les masses. Exemple : Zn + 2 HCl ZnCl 2 + H 2 Lorsque 1 mole de Zn est transformée, 2 moles de HCl sont utilisées et produisent une mole de chacun des produits. Si 5 moles de Zn sont transformées, alors 5 x 2 = 10 moles de HCl sont utilisées et produisent 5 moles de chacun des produits. Exemple de calcul : Si 28 g de Zn sont utilisés, combien de grammes des autres molécules entrent en réaction? Faisons un tableau de la situation : Zn + 2 HCl ZnCl 2 + H 2 1) 0,43 mole 2) 0,86 mole 3) 0,43 mole 4) 0,43 mole 28 g 5) 31,4 g 6) 58,5 g 7) 0,9 g 1) Voyons d abord à combien de moles correspondent 28 g de Zn : Proportion : 1 mole Zn = 65 g (masse molaire prise dans le tableau périodique) x mole(s) = 28 g Résoudre à l aide du produit croisé : x = 0,43 mole. 2) Pour passer aux autres molécules, il faut utiliser les moles et les coefficients de l équation. Ainsi, puisque le rapport entre Zn et HCl est de 1 pour 2, cela signifie qu il y a 2 fois plus de moles de HCl que de Zn. Donc, 2 x 0,43 = 0,86 mole. 3) et 4) Les produits de la réaction ont un coefficient identique au Zn et donc un nombre de moles identique en tout temps. Pour calculer les masses de chaque composé, nous n avons qu à utiliser les masses molaires et faire une proportion : 5) 0,86 mole HCl = x g 1 mole HCl = 36,5 g x = 58,5 g 6) et 7) Même méthode que 5). Truc : Pour vérifier tes calculs, assure-toi que la masse est conservée avant et après la réaction. Dans le cas qui nous concerne, la masse des réactifs est ( ,4) 59,4 g et la masse des produits est (58,5 + 0,9) 59,4 g. Le principe de conservation de la masse est donc bien respecté. Masse molaire, balancement d équations, loi de la conservation de la masse 436 2

3 2. Lors de la respiration cellulaire, il y a combustion du glucose (C 6 H 12 O 6 ). Complète le tableau qui suit. (0,5 point par réponse) / 14 C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O 180 g 96 g 2,2 g 0,075 mole Partie C : Problèmes à résoudre 3. Émanation de dioxyde de soufre / 5 Le SO 2, qui est à l origine des pluies acides, provient de la combinaison du soufre contenu dans les combustibles (fuel, charbon) avec l oxygène de l air, pendant la combustion. C est un gaz incolore, très soluble dans l eau, qui est généré, entre autres, par les procédés industriels, les centrales électriques et les transports. Voici l équation qui représente cette réaction : S (s) + O 2(g) SO 2(g). a) Quelle est la masse molaire du dioxyde de soufre? (1 point) b) Si la combustion du soufre produit 48 g de dioxyde de soufre, quelle était la masse initiale de soufre? (2 points) c) Quelle masse de dioxygène est nécessaire à la combustion de 100 g de soufre? (2 points) Masse molaire, balancement d équations, loi de la conservation de la masse 436 3

4 4. Oxydation du dioxyde de soufre / 5 Lorsque le SO 2 entre en contact avec l air, il s oxyde en présence du dioxygène pour former le trioxyde de soufre, selon l équation suivante : 2 SO 2(g) + O 2(g) 2 SO 3(g). a) Quelle est la masse molaire du trioxyde de soufre? (1 point) b) Combien de moles de SO 3 sont produites lorsque 12 g de SO 2 s oxydent? (2 points) Réponse : c) Quelle est la masse de SO 2 utilisée dans la production de 1,25 mole de SO 3? (2 points) 5. Formation des pluies acides / 5 À son tour, le trioxyde de soufre réagit avec la vapeur d'eau pour former de l'acide sulfurique (d où les pluies acides) selon l équation suivante : SO 3(g) + H 2 O (g) H 2 SO 4(l). a) Quelle est la masse molaire du H 2 SO 4? (1 point) b) Quelle est la masse d acide sulfurique produite si 3 moles de SO 3 participent à la réaction? (2 points) c) Quelle masse d eau est utilisée dans la production de 150 g d acide sulfurique? (2 points) 6. Combustion de l essence / 7 Une voiture consomme environ 1 l d essence (octane : C 8 H 18 ) pour chaque 10 km parcourus. a) Équilibre l équation qui représente la combustion de l essence. (2 points) C 8 H 18 + O 2 CO 2 + H 2 O b) Quelle est la masse molaire moléculaire de l octane? (1 point) Masse molaire, balancement d équations, loi de la conservation de la masse 436 4

5 c) Combien de moles de dioxyde de carbone sont produites par 703 g d octane? (2 points) Réponse : d) Quelle masse de dioxygène est utilisée pour cette même consommation d essence? (2 points) 7. Destruction de l ozone par l oxyde d azote / 7 En l an 2000, les voitures et camions légers constituaient un peu plus de 20 % des émissions de composés d azote (NO x ) qui s avèrent très néfastes pour la couche d ozone. a) Équilibre l équation qui représente la destruction de l ozone (O 3 ) par un composé d azote (NO). (2 points) NO + O 3 NO 2 + O 2 b) Quelle est la masse molaire de l ozone? (1 point) c) Si moles de NO atteigne la couche d ozone, combien de moles de dioxygène seront produites? (2 points) Réponse : d) Quelle est la masse d ozone détruite si, en l an 2000, nous avons émis 1,4 x g d oxyde d azote avec l utilisation de voitures et de camions légers? (2 points) 8. Combustion du propane / 7 Une chaufferette de camping utilise du propane pour fonctionner. a) Équilibre l équation qui représente la combustion du propane. (2 points) C 3 H 8(g) + O 2(g) CO 2(g) + H 2 O (g) b) Quelle est la masse molaire du propane? (1 point) c) Sachant qu une mole de propane a réagi avec le dioxygène, quelle masse de CO 2 sera produite? (2 points) Masse molaire, balancement d équations, loi de la conservation de la masse 436 5

6 d) Quelle masse de propane doit être utilisée pour produire 350 g de H 2 O? (2 points) 9. Décomposition de la craie par l acide chlorhydrique / 9 Lorsqu on place un morceau de craie dans de l'acide chlorhydrique de concentration 0,5 mol/l, la craie se défait et disparaît en faisant remonter à la surface des bulles de gaz. a) Équilibre l équation qui représente la disparition de la craie. (2 points) CaCO 3(s) + HCl (aq) CaCl 2(aq) + H 2 O (l) + CO 2(g) b) Quelle est la masse molaire de la craie? (1 point) c) Combien de moles de HCl retrouve-t-on dans 300 ml de la solution acide? (2 points) Réponse : d) Quelle masse de craie est-il nécessaire d utiliser pour permettre la réaction complète de l acide? (2 points) e) Combien de moles de CaCl 2 seront alors produites? (2 points) Réponse : 10. Destruction de l ozone par les CFC / 8 Les CFC (chlorofluorocarbones), sont des polluants qui proviennent principalement des industries. Ils sont présents dans les réfrigérants et les agents «gonflants» de mousses synthétiques isolantes. Il n y a pas si longtemps, on en retrouvait dans les bombes aérosols, mais aujourd hui il n en est plus ainsi. Montréal, tout comme d autres grandes villes du monde, a mis en place des règlements permettant une réduction considérable dans l utilisation des CFC. Toutefois, nous n en sommes pas encore débarrassé puisqu ils ont une durée de vie de 50 à 100 ans dans la stratosphère. a) Équilibre l équation qui représente la destruction de l ozone (O 3 ) par un atome de chlore provenant d une molécule de CFC. (2 points) Cl + O 3 ClO + O 2 b) Quelle est la masse d ozone qui sera détruite avec l arrivée de 1,25 mole de chlore? (2 points) Masse molaire, balancement d équations, loi de la conservation de la masse 436 6

7 c) Quelle masse de dioxygène sera alors produite? (2 points) d) Quelle masse de Cl est nécessaire à la destruction de 252 g d ozone? (2 points) 11. Photosynthèse / 4 Au cours du processus de photosynthèse, les feuilles végétales synthétisent du glucose (C 6 H 12 O 6(s) ) et de l oxygène (O 2(g) ) à partir d eau (H 2 O (l) ) et de gaz carbonique (CO 2(g) ). a) Combien de moles de CO 2 sont-elles nécessaires à la formation de 450 g de glucose? (2 points) Réponse : b) Quelle masse de glucose sera produite si les feuilles créent 1,25 mole de dioxygène? (2 points) 12. Électrolyse de l eau / 4 Lorsque tu fais l électrolyse de l eau, tu récupères le dioxygène et le dihydrogène dans deux éprouvettes. a) Après un certain temps, le volume de gaz obtenu dans une éprouvette est de 75 ml de dioxygène. Sachant que la masse volumique du dioxygène est de 0,00143 g/ml, calcule le volume d eau utilisé jusqu ici. (2 points) Réponse : ml b) Si tu fais l électrolyse de 15 ml d eau, quel volume de dihydrogène obtiendras-tu? La masse volumique du dihydrogène est de 0,00009 g/ml. (2 points) Réponse : ml Masse molaire, balancement d équations, loi de la conservation de la masse 436 7

8 Corrigé Masse molaire, balancement d équations, loi de la conservation de la masse 436 Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif terminal 5 : Les réactions chimiques Partie A : Calcul de la masse molaire moléculaire 1. Donne la masse molaire des molécules suivantes. a) H 2 S : 34 g b) HCl : 36,5 g c) CaCl 2 : 111 g d) Mg(OH) 2 : 58 g e) Mg 3 (PO 4 ) 2 : 262 g Partie B : Calculs des masses des réactifs et des produits 2. Lors de la respiration cellulaire, il y a combustion du glucose (C 6 H 12 O 6 ). Complète le tableau qui suit. C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O 1 moles 180 g 6 moles 192 g 6 moles 264 g 6 moles 108 g 0,5 moles 90 g 3 moles 96 g 3 moles 132 g 3 moles 54 g 0,0083 moles 0,05 moles 0,05 moles 0,05 moles 1,5 g 0,0125 moles 2,3 g 1,6 g 0,075 moles 2,4 g Partie C : Problèmes à résoudre 2,2 g 0,075 moles 3,3 g 0,9 g 0,075 moles 1,4 g 3. Émanation de dioxyde de soufre a) 64 g b) 24 g 4. Oxydation du dioxyde de soufre a) 80 g b) 0,1875 moles 5. Formation des pluies acides a) 98 g b) 294 g 6. Combustion de l essence a) 2 C 8 H O 2 16 CO H 2 O b) 114 g 7. Destruction de l ozone par l oxyde d azote a) 1 NO + 1 O 3 1 NO O 2 b) 48 g c) 100 g c) 80 g c) 27,6 g c) 49,3 moles d) 2466,7 g c) moles d) 2,2 x g Masse molaire, balancement d équations, loi de la conservation de la masse 436 (Corrigé) 1

9 8. Combustion du propane a) 1 C 3 H 8(g) + 5 O 2(g) 3 CO 2(g) + 4 H 2 O (g) b) 44 g 9. Décomposition de la craie par l acide chlorhydrique c) 132 g d) 213,9 g a) 1 CaCO 3(s) + 2 HCl (aq) 1 CaCl 2(aq) + 1 H 2 O (l) + 1 CO 2(g) b) 100 g d) 7,5 g c) 0,15 moles e) 0,075 moles 10. Destruction de l ozone par les CFC a) 1 Cl + 1 O 3 1 ClO + 1 O 2 b) 60 g 11. Photosynthèse c) 40 g d) 186,4 g a) 15 moles b) 37,5 g 12. Électrolyse de l eau a) 0,12 ml b) 1,85 x 10 4 ml Chaire CRSNG/Alcan pour les femmes en sciences et génie au Québec Vous avez le droit de reproduire et de distribuer ce document à des fins strictement éducatives. Il ne doit cependant pas être intégré à un recueil de textes ou d exercices ou utilisé à des fins lucratives. Masse molaire, balancement d équations, loi de la conservation de la masse 436 (Corrigé) 2

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