Exercices supplémentaires

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1 Exercices supplémentaires Nombre d atomes, de molécules ou. 1. Combien de molécules de KCl trouve-t-on dans 0.1 mol de KCl 2. Y a-t-il plus de molécules dans 0.01 mol d eau ou 0.1 mol d oxygène moléculaire? Nombre de moles 3. La population de la terre est de 7 milliards de personnes. Combien de moles cela faitil? 4. Un échantillon de vitamine C contient atomes d oxygène. Combien de moles d atomes d oxygène contient-elle?. Calculer le nombre de moles de a) atome de chlore-3 b) 2.22 g de cuivre, c) g d hélium 6. Calculer le nombre de moles de a) molécules dans 600 g de Na 2 SO 4 b) ions Cl - dans.4 mol de FeCl 3 c) ions Ag + dans 2 g de AgCl. 7. Un composé X 2 O 3 contient 31,8 % en masse d oxygène. a) Calculez la masse molaire atomique (M X ) de l élément X. b) De quel élément s agit-il? 8. La masse molaire de la fluorescéine est de 33 (g/mol). Sachant que la fluorescéine a une composition en masse suivante : 71,64 % de carbone et 4,48 % d'hydrogène et le reste en oxygène. Déterminez sa formule brute. Volume molaire 9. Complétez le tableau suivant :(On exprimera m et V dans l unité qui semblera la mieux adaptée) Corps gazeux m n (mol) V(C.N.T.P) Cl 2 1,4 g S 8, C 2 H g H 2 SO 4 1 m Calculer la masse et le volume (C.N.T.P) de 0 moles de gaz ammoniac (NH 3 ).

2 La loi des gaz parfaits 11. On trouve que 0,896 (g) d'un composé gazeux ne contenant que de l'azote et de l'oxygène occupe 24 (cm 3 ) à la pression de 730 (mm Hg) et à la température de 28 C. Quelle est la formule brute de ce gaz? 12. Le monoxyde de carbone réagit sur le chlore pour former du phosgène gazeux selon: CO + CI 2 COCI 2 Des quantités égales de CO et de Cl 2 sont mélangées dans un ballon de 2,0 litres, à 100 C. La pression totale, au départ, est de 440 (mmhg). Après un certain temps, on observe une chute de la pression à 360 (mmhg). Calculer les concentration de CO, Cl 2 et COCl 2 après la chute de pression. 13. Un récipient de deux litres contient du dioxyde de carbone à 20 C sous une pression de 606 (Torr). On ajoute 1 (g) d'azote et on chauffe le tout à 200 C. Quelle sera la pression finale? 14. Le géraniol, un constituant organique volatil de l essence de rose, est utilisé en parfumerie. La masse volumique de sa vapeur, à 260 C, est 0,4880 (g/l), sous une pression de 103 (torr). Quelle est la masse molaire du géraniol? 1. La nitroglycérine est un liquide sensible aux chocs qui explose selon la réaction: 4 C 3 H (NO 3 ) 3 (l) 6 N 2 (g) + 10 H 2 O(g) + 12 CO 2 (g) + O 2 (g) Calculez le volume total, à 100 C, sous 10 (kpa), des gaz produits par l'explosion de 1 (g) de nitroglycérine. Les réactions chimiques 16. Soit la réaction suivante : Al (s) + Cl 2(g) AlCl 3(s). a) Equilibrez cette équation. b) Quel volume (aux C.N.T.P) de gaz chlore doit-on faire réagir avec 324 (g) d aluminium? 17. On verse une solution d'acide sulfurique dilué sur 1 g d'un mélange de cuivre et de fer en poudre. Cette solution d'acide attaque le fer pour former le sulfate de fer (II) et du gaz hydrogène, mais ne réagit pas avec le cuivre. a) Ecrivez l'équation équilibrée de la réaction. b) Le volume de gaz hydrogène dégagé dans les conditions normales de température et de pression est de 4,48 dm 3. Calculez la masse de chaque métal qui constitue le mélange. c) Calculer les proportions de chaque métal dans ce mélange. 18. a) Equilibrer l'équation : AgNO 3 + NaCl AgCl + NaNO 3 b) Si la solution primitive contient 2 g de nitrate d'argent, - quelle masse de chlorure d'argent obtiendra-t-on? - quelle sera la masse de chlorure de sodium nécessaire à la précipitation complète de l'argent? 19. a) Equilibrer l'équation : BaCl 2 + K 2 CrO 4 BaCrO 4 + KCl La chimie quantitative exercices supplémentaires 2

3 b) Quelle masse de chlorure de baryum et quelle masse de chromate de potassium faut-il faire réagir si l'on veut préparer 100 g de chromate de baryum (jaune d'outremer)? Titre et molarité 20. Quel est le titre respectivement la molarité d une solution, % massique en phosphate de calcium. On considère la masse volumique de la solution égale à 1 g/cm Quelle masse de NaOH faut-il dissoudre dans 20 [ml] d'eau pour obtenir une solution 10-1 M? 22. On a demandé à un garçon de laboratoire de préparer les solutions suivantes : i) 1,63 de Na 2 CO 3 anhydre (aq) dilué à 200 ml ii) 6,29 g de chlorure de calcium anhydre dissout dans l eau et dilué à 70 ml Calculer la molarité des 2 solutions 23. L'organisme utilise en petites quantités divers éléments métalliques appelés oligoéléments tels que le cuivre, l'or, le magnésium, l'argent. En cas de maladie, il est parfois nécessaire de compenser certaines carences en absorbant des préparations contenant ces éléments sous forme ionique. Une ampoule buvable d'oligosol de 2 ml d'une solution de gluconate de cuivre Cu(C 6 H 11 O 7 ) 2 contient 0,4 mg de ions cuivre(ii) a) Calculer le titre en gluconate de cuivre de l'ampoule d'oligosol. b) Calculer la concentration molaire en ions cuivre(ii) c) Quelle masse en de gluconate de cuivre (Cu(C 6 H 11 O 7 ) 2 ) faut-il pour fabriquer 0 ampoules d'oligosol? 24. Vos examens réussis, vous êtes maintenant devenu responsable de la préparation de sérum physiologique dans un laboratoire. Quelle masse d eau, en grammes, vous faut-il ajouter à 100 [g] de chlorure de sodium de façon à obtenir un sérum physiologique à 0.9%(fraction massique)? 2. La protéine la plus abondante dans le plasma sanguin est l'albumine (masse molaire [g/mol].) Dilution a) Si son titre dans le sang est de 40.4 [g/l], quelle est sa concentration? b) Sachant que le volume sanguin est de [l], Calculez la masse de cette protéine circulant dans le sang (en mg). 26. On ajoute 0 [ml] d'eau à 10 [ml] d'une solution de H 3 PO 4 à 4,9 [g/l]. Calculer la molarité de la solution ainsi obtenue. 27. A 40 ml d H 2 SO 4 0,1 M on ajoute de l eau pour obtenir une solution 0,08 M. Quel volume d eau a-t-on ajouté? La chimie quantitative exercices supplémentaires 3

4 28. On ajoute 3,6 litres d eau à 800 ml d une solution de LiOH, afin d obtenir une solution 0,2 M. Quelle était la concentration de la solution de LiOH initiale? 29. On dispose de 0,72 litre de CuSO 4, M. Déterminer le volume d eau à ajouter pour obtenir une solution 10-3 M. Les dosages 30. Pour neutraliser 100 ml d'une solution d'hno 3, il a fallu 38 ml d'une solution de LiOH contenant 1,2 mg/ml. a) Calculer la molarité de la solution acide. b) Déterminer la masse d acide ayant réagi, ainsi que la quantité de sel et d'eau formée. 31. Soit la réaction: 3 NaOH + H 3 PO 4 Na 3 PO H 2 O Pour neutraliser 20 [ml] de NaOH en solution, il faut 22,8 [ml] de H 3 PO 4 M/6. a) Calculer la molarité et le titre de la solution de NaOH. b) Quelle est la masse de NaOH contenue dans 100 [ml] de solution? 32. Du vinaigre «blanc» peut être fait en préparant une solution d acide acétique (C 2 H 4 O 2 ) à % dans de l eau (composition en masse). a) De quelle masse d acide acétique pur auriez-vous besoin pour préparer 00[g] d une telle solution? b) Quel volume de NaOH (aq) 1,3 M a-t-on besoin pour neutraliser les 00 g de solution. ρ solution 1 g/cm Quelle est la concentration molaire d une solution de NaOH si 32. [ml] de cette solution est neutralisée par exactement 14.2 [ml] d acide sulfurique de concentration [mol/l]? Correction 1. Molécules de KCl : 0.1 mol molécules mol d oxygène moléculaire 3. Moles de personnes / mol 4. Moles d oxygène / mol. a) / mol mol b) 2.22 / mol c) / mol 6. a) M(Na 2 SO 4 ) 142 g/mol; 600/ mol b) mol c) M(AgCl)143. g/mol ; n(agcl) n(ag + )2/ mol 7. a) Calcul de M O X 2 3 : La chimie quantitative exercices supplémentaires 4

5 M M 0 X O 3 % de X % M X Calcul de M X : M x M O b) Le chrome 12 x Nombre de C : X 33 M M X O g/mol X 2 1 x 100 Nombre de H : X 33 % d oxygène : % 16 x 100 Nombre de O : X g/mol C H O Formule brute C 20 H 1 O Corps gazeux M n (mol) V(C.N.T.P) Cl 2 1,4 g l S , l C 2 H g ml H 2 SO kg 44.6 mol 1 m l 10. Volume : '120 l ; Masse: M(NH 3 ) 17 g/mol ; m g 11. Nombre de moles de gaz Données : T K R J. mol -1. K -1 V m Pa Pression : 760 mmhg 730 Formule :PV nrt n PV/RT P mmhg P Pa Masse molaire du gaz / g/mol Formule brute du gaz Données : M(N) 14 g/mol M(O) 16 g/mol Formule : 14. x y 44 x 2 ; y 1 Formule N 2 O Réponse : N 2 O 12. Nombre de moles au départ Données : T K R J. mol -1. K -1 V m Pa Pression : 760 mmhg 440 P mmhg mol P Pa La chimie quantitative exercices supplémentaires

6 Formule: PVnRT n départ PV/RT n départ n CO + n chlore Selon l équation : n CO n chlore n CO n chlore n départ / / mol Nombre de moles après la chute de pression Données : T K R J. mol -1. K -1 V m 3 Formule: PVnRT Pa Pression : 760 mmhg 360 n après la chute de pression PV/RT P mmhg La chimie quantitative exercices supplémentaires 6 mol P Pa mol n(co) n(cl 2 ) n(cocl 2 ) Au départ (mol) variation -x -x +x Après la chute de pression (mol) x x +x Equation: x x + x x mol Concentrations : 13. Moles de CO [COCl 2 ] / mol/l [CO] [Cl 2 ] ( ) / mol/l Données :T 20 C K R J. mol -1. K -1 V m Pa Pression : 760 mmhg 606 Formule :PVn CO RT n CO PV/RT Moles de N 2 Pression finale P mmhg P Pa mol M(N 2 ) 28 g/mol n azote 1 / mol Données : T200 C K R8.314 J. mol -1. K -1 V m 3 ( n ) CO nazote Formule : P totale P CO + P azote + V RT ( ) Pa 14. Données: T 33.1 K R J. mol -1. K -1 0,4880 g/l 488 g/m 3 Pression : 103 torr 103 mmhg Pa P2 760 mmhg 103 mmhg P Pa

7 Formules : Masse molaire Masse molaire Réponse : g/mol masse m m ; ρ moles n V m m V ; PV nrt P nrt ρ ρ m RTρ g/mol 4 n P Moles de nitroglycérine : M(nitroglycérine) 227 g/mol n 1 / mol Moles de gaz après explosion : Selon l équation : 4 moles de nitroglycérine 29 moles de gaz x mol x 2OS Volume total Données: T K R J. mol -1. K -1 P Pa Formule : PV nrt V nrt/p m 0.66 l A) 2 Al (s) + 3 Cl 2(g) 2 AlCl 3(s) B) Moles d Al : 27 g 324 g x 12 mol 1 mol x mol Moles de chlore pour faire réagir les 324 g d Al : 2 mol d' Al 12 mol d' Al x 18 mol 3 mol de chlore x mol de chlore Volume de chlore : 17. a) Fe + H 2 SO 4 FeSO 4 + H l x l x l 1 mol 18 mol b) Volume d hydrogène 4.48 dm l 22.4 l l Moles d hydrogène gazeux : x 0.2 mol 1 mol x mol Selon l équation : moles de H 2 mole de Fe 0.2 mol Masse de Fe : 6 g x g x 11.2 g 1 mol 0.2 mol Masse de Cu : g c) % de Fe : x g 11.2 g x g % 100 g 1 g % de Cu : % ou x g 100 g 3.8 g x 2.33 g 1 g 18. a) AgNO 3 + NaCl AgCl + NaNO 3 La chimie quantitative exercices supplémentaires 7

8 b) Moles de AgNO 3 : M(AgNO 3 ) 170 g/mol ; n(agno 3 ) 2/ mol. Moles de AgCl moles de AgNO 3 moles de NaCl mol Masse de AgCl : M(AgCl) 143. g/mol ; m(agcl) g Moles de NaCl : m(nacl) 8. g/mol ; m(nacl) g Réponses : 1.69 g de chlorure d argent et 0.96 g de chlorure de sodium 19. BaCl 2 + K 2 CrO 4 BaCrO KCl Moles de BaCrO 4 :M(BaCrO 4 ) 23 g/mol ; n(bacro 4 ) 100/ mol Moles de BaCrO 4 moles de BaCl 2 moles de K 2 CrO mol Masse de K 2 CrO 4 : M(K 2 CrO 4 ) 194 g/mol ; m(k 2 CrO 4 ) g Masse de BaCl 2 : M(BaCl 2 ) 208 g/mol ; m(bacl 2 ) g Réponses : g de K 2 CrO 4 et g de BaCl ρ 1 g/ml ; Volume de 100 g de solution m/ρ 100/1 100 ml ; 1l 1000 ml Titre: 100. g de g. g x g solution 100 ml de solution 1000 ml x g ; Réponse : g/l Molarité : M(Ca 3 (PO 4 ) 2 )310 g/mol ; t C MM C t / g/l MM 21. Moles de NaOH dans 20 ml: 20 ml 0.2 l ;10-1 M 0.1 M; n mol Masse de NaOH: M(NaOH) 40 g/mol ; n(naoh) g ; Réponse : 1 g 106 g g 22. i) Moles de Na 2 CO 3 : M(Na 2 CO 3 )106 g/mol; ; x mol 1 mol x mol Molarité: 200 ml0.2 l; [Na 2 CO 3 ] / mol/l ii) Moles de CaCl 2 : M(CaCl 2 )111 g/mol; n(cacl 2 ) 6.29/ mol Molarité: 70 ml0.7 l ; [CaCl 2 ] / mol/l 23. a) Masse de gluconate de cuivre dans 2 ml : M(Cu(C 6 H 11 O 7 ) 2 ) 43. g/mol; M(Cu)63. g/mol ; 0.4 mg g g x g x g; 63. g / mol 43. g / mol Titre: 2 ml l ; / g/l b) Moles de ions cuivre : n(cu) / mol Concentration / mol/l c) g g ; Réponse :0.161 g 24. Masse d eau pour 100 g de solution g Masse d eau pour 100 de NaCl : g de NaCl 100 g de NaCl x 11'011,11 g de solution x de solution 2. a) Molarité: t C MM C t MM ; C 40.4/70' mol/l La chimie quantitative exercices supplémentaires 8

9 Réponse: mol/l b) Masse g mg 26. [H 3 PO 4 ] : M(H 3 PO 4 ) 98 g/mol ; n(h 3 PO 4 ) 4.9/ ml ; [H 3 PO 4 ]0.0 mol/l [H 3 PO 4 ] après dilution : C mol/l; V 1 10 ml; V ml ; C 2 C 1. V 1 / V / mol/l ; Réponse : mol/l 27. Volume final: C mol/l; V 1 40 ml; C ; V 2 C 1. V 1 / C / ml Volume d eau ajoutée ml; Réponse: 3 ml 28. [LiOH] avant dilution : 800 ml 0.8 l ; V l; C mol/l; V l ; C 1 C 2. V 2 / V / mol/l ; Réponse : 1.1 mol/l 29. Volume final: C mol/l; V l; C mol/l ; V 2 C 1. V 1 / C / l Volume d eau ajoutée l; Réponse: l 30. Equation : LiOH + HNO 3 LiNO 3 + H 2 O a) Transformations d unités : 100 ml 0.1 l ; 38 ml l ; 1.2 mg/ml 1.2 g/l [LiOH] : M(LiOH) 24 g/mol ; n(lioh) 1.2/240.0 mol ; [LiOH] 0.0 mol/l Ca. Va Cb. Vb Ca Cb. Vb/Va / mol/l b) Moles d acide dans les 100 ml mol. Masse de HNO 3 : M(HNO 3 ) 63 g/mol, m(hno 3 ) g Selon l équation: n(hno 3 ) n(lino 3 ) n(h 2 O) mol Masse LiNO 3 (sel) : M(LiNO 3 ) 69 g/mol ; m(lino 3 ) g Masse d eau : M(H 2 O) 18 g/mol ; m(h 2 O) g 31. Equation : 3 NaOH + H 3 PO 4 Na 3 PO H 2 O 32. a) a) [NaOH]: V B 20 ml 0.02 l; b 3; a 1; V A 22.8 ml l; C A 1/6 mol/l 1 b CA V A b C A VA a CB VB C B 6 a V B 0.7 mol/l Titre de NaOH : M(NaOH) 40 g/mol ; m(naoh) g ; titre 22.8 g/l b) Masse de NaOH dans 100 ml : 100 ml 0.1 l ; m(naoh) g Réponse : 2.28 g g x g x 2 g ; réponse : 2 g 100 g de solution 00 g de solution b) Formule : C 1 V 1 C 2 V 2 ; C M ; V 1 inconnu ; C 2 et V 2 doivent être calculé, Calcul de V 2 : ρ solution 1 g/cm 3 et donc 00 g 00 cm 3 0. dm 3 0. l Calcul de C 2 : Moles d acide :MM acide 60 g/mol ; 60 g 2 g x 0.42 mol 1 mol x mol La chimie quantitative exercices supplémentaires 9

10 Concentration de l acide : Volume de NaOH: V C V C1 mol l x mol x 0.84 mol ; Molarité 0.84 mol/l 1 l l; réponse:0.32 l Equation équilibrée: 2 NaOH + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 O V B 32. ml l; V A 14.2 ml l ; C A mol/l ; a 1 ; b 2 b CA VA b C A VA a CB VB C B mol/l a V Réponse mol/l B La chimie quantitative exercices supplémentaires 10