Nom : Groupe : Date : Déterminer l influence de la masse molaire par rapport au volume occupé par une mole de substance.

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1 Note aux enseignants ou aux TTP : voir à la fin de ce laboratoire. PROGRAMMES : STE, SE TYPE DE LABO : Expérimentation CONCEPT : Notion de mole MANUEL : Chapitre 1, page 30 BOÎTE À OUTILS : Page 19 BUT DU LABORATOIRE Déterminer l influence de la masse molaire par rapport au volume occupé par une mole de substance. 1. Quelle est la variable indépendante dans ce laboratoire? Une mole de différents éléments. 2. Quelle est la variable dépendante dans ce laboratoire? Le volume occupé par les échantillons. HYPOTHÈSE Je crois que les volumes occupés par les différents éléments ne seront pas les mêmes parce que les atomes ne sont pas de la même grosseur pour chaque élément. MATÉRIEL Un cylindre gradué de 25 ml Une balance précise au centième de gramme Un bouchon en caoutchouc n o 2 MANIPULATIONS Un morceau de ruban identificateur Un marqueur Un solide en poudre ou en grenailles 1. Trouver la masse molaire de l élément choisi. 2. Mesurer la masse du cylindre gradué. Noter la masse. 3. En utilisant la valeur de la masse molaire trouvée, peser précisément une mole de l élément choisi. Boucher l ouverture du cylindre. 4. À l aide du ruban identificateur et du marqueur, identifier l élément par son symbole chimique. Noter sa masse molaire. 5. Remettre le cylindre à l enseignant ou l enseignante. 6. Comparer les volumes des éléments contenus dans les cylindres. 7. Reprendre votre cylindre gradué. En vider le contenu dans le contenant d origine. 8. Nettoyer et ranger le matériel. 1

2 RÉSULTATS Notez vos résultats dans le tableau suivant. Donnez un titre à votre tableau. Titre : Répon se s v ar i ab le s. Ex emp le. La co mp a ra is on du v o lu me o c cu pé pa r un e mol e d e di f fé re n ts é lé men ts. Élément Masse molaire Volume Rép on se s v ar i ab le s s el on le s él é me nt s c ho is i s. ANALYSE DES RÉSULTATS 1. Les éléments ont-ils tous la même masse molaire? Non, les éléments n ont pas tous la même masse molaire. En général, la masse molaire augmente avec le numéro atomique de l élément. Plus le numéro atomique de l élément est grand, plus sa masse molaire est grande. 2. Une mole d élément occupe-t-elle le même volume avec tous les éléments? Non, et ce volume n est pas en correspondance avec le numéro atomique comme la masse molaire. Par exemple, le volume d une mole de soufre (n atomique 16) est plus grand que le volume d une mole de nickel (n atomique 28). 3. Lequel des cylindres gradués contenait le plus grand nombre d atomes? Même si les masses et les volumes sont distincts, il ne faut pas oublier que les cylindres gradués contiennent tous une mole de substance, donc le même nombre d atomes (6, atomes). 2

3 4. Aurait-on pu déterminer de façon théorique le volume molaire de chacun des éléments? Oui, en utilisant la masse volumique de chaque élément du tableau périodique. Par exemple, le soufre : Masse molaire : 32,07 g Masse volumique : 2,07 g/cm 3 Volume molaire : 15,49 cm 3 5. Quelles sont les causes possibles d erreurs dans ce laboratoire? 6. Comment pourriez-vous améliorer le protocole de ce laboratoire? CONCLUSION 1. Quelle est votre conclusion de ce laboratoire? Exemple. La masse molaire n influe en rien sur le volume molaire d un élément. Par exemple, le tungstène possède une masse molaire plus élevée que celle du soufre (183,84 g/mol vs 32,07 g/mol), mais une mole de cette substance occupe un volume moindre que le second (9,52 cm 3 vs 15,49 cm 3 ). 2. Votre hypothèse est-elle confirmée ou infirmée? Expliquez votre réponse. 3

4 RÉINVESTISSEMENT 1. Calculez les masses molaires des composés chimiques suivants. a) NaCl 58,45 g/mol b) KNO 3 101,10 g/mol c) CuSO 4 5H 2 O 249,69 g/mol d) Pb(NO 3 ) 2 331,23 g/mol e) CH 3 COOH 60,05 g/mol f) CoBr 2 218,77 g/mol g) Mg(BO 2 ) 2 109,93 g/mol h) Ni(CN) 2 110,74 g/mol 2. Calculez le nombre de moles correspondant aux masses des composés suivants. a) 5,0 g de NaCl 0,09 mole b) 48,65 g de KNO 3 0,48 mole c) 610,25 g de CuSO 4 5H 2 O 2,44 moles d) 1,0 g de Pb(NO 3 ) 2 0,003 mole e) 254,67 g de CH 3 COOH 4,24 moles f) 1,54 kg de CoBr 2 7,04 moles g) 0,25 g de Mg(BO 2 ) 2 0,002 mole h) 758 mg de Ni(CN) 2 0,007 mole 3. Calculez les masses correspondantes au nombre de moles des composés suivants. a) 2,20 moles de NaCl 128,59 g b) 0,024 mole de KNO 3 2,43 g c) 1,65 mole de CuSO 4 5H 2 O 411,99 g d) 0,78 mole de Pb(NO 3 ) 2 24,36 g e) 3,49 moles de CH 3 COOH 209,57 g f) 0,002 mole de CoBr 2 0,44 g g) 2,05 moles de Mg(BO 2 ) 2 225,36 g h) 4,86 moles de Ni(CN) 2 538,20 g 4

5 NOTE AUX ENSEIGNANTS OU AUX TECHNICIENS EN TRAVAUX PRATIQUES (TTP) La classe est divisée en équipes selon le nombre d éléments disponibles (C, S, Si, Cu, Al, Fe, Sn, etc.). Pour enrichissement, on pourrait demander aux élèves de trouver l origine du nom de l élément choisi, son utilisation courante, l année de sa découverte, etc. Pour les éléments toxiques, tel le mercure, on peut préparer d avance des cylindres gradués en démonstration, scellés. On peut aussi demander à des élèves de travailler avec des gaz comme l azote (N) ou le dioxyde de carbone et faire mesurer le volume dans un ballon. Peu importe le gaz utilisé, le volume sera de 22,4 L ( cm 3 ). Afin de gonfler le ballon à la bonne dimension, la circonférence de ce dernier devra être d environ 110 cm. Ci-joint un tableau de quelques éléments d utilisation courante. Masse N Masse molaire Volume Nom volumique atomique (en g/mol) (en g/cm 3 (en cm 3 ) ) Carbone (C) 6 12,01 1,8 à 3,5 6,67 à 3,43 Magnésium (Mg) 12 24,31 1,74 13,97 Aluminium (Al) 13 26,98 2,70 9,99 Silicium (Si) 14 28,09 2,33 12,06 Soufre (S) 16 32,07 2,07 15,49 Manganèse (Mn) 25 54,94 7,30 7,53 Fer (Fe) 26 55,85 7,89 7,08 Nickel (Ni) 28 58,69 8,90 6,59 Cuivre (Cu) 29 63,55 8,96 7,09 Zinc (Zn) 30 65,38 7,11 9,19 Étain (Sn) ,71 7,29 16,28 Antimoine (Sb) ,76 6,61 18,42 Tungstène (W) ,84 19,30 9,52 Plomb (Pb) ,20 11,35 18,26 Bismuth (Bi) ,98 9,75 21,43 Une version modifiable des documents reproductibles fournis dans les guides A et B est disponible dans le Compagnon Web à l adresse suivante : 5