Prétest. Forme B. Chimie-5041 ÉTUDE DES GAZ. Conception et rédaction : Lise Allard, C.S. Chemin-du-Roy Révisé par Sylvain Lavallée, 2010.

Transcription

1 Chimie-5041 ÉTUDE DES GAZ Conception et rédaction : Lise Allard, C.S. Chemin-du-Roy Révisé par Sylvain Lavallée, 2010.

2 Température ( ) Température ( ) Prétest 1. Le graphique ci-dessous représente les données recueillies lors du chauffage d une substance pure. Quelle section de la courbe représente la température de fusion de cette substance? Justifier le choix. Expliquer aussi la fusion à partir des mouvements moléculaires. 140 F 80 D E 40 A B C Temps (min) 2. Le graphique ci-dessous représente le comportement d une substance pure solide soumise au chauffage. Quelle portion de ce graphique représente l ébullition de cette substance? Justifier le choix. Expliquer également l ébullition à partir des mouvements moléculaires. 140 F 80 D E 40 A B C Temps (min)

3 3. Lesquels des énoncés suivants sont en accord avec la théorie cinétique des gaz? a) Les molécules d un gaz sont en perpétuel mouvement. b) Les molécules d un gaz se déplacent en ligne droite dans toutes les directions. c) L énergie cinétique qui anime les molécules est proportionnelle à leur température absolue. d) Les collisions des molécules entre elles et avec les parois du récipient s effectuent avec une perte d énergie. e) Les molécules d un gaz sont plus rapprochées que les molécules d un liquide. 4. Le temps de diffusion d un gaz X est plus grand que celui d un gaz Y à la même température, comment expliquer ce fait? a) Les molécules de X sont plus légères que celles de Y. b) Les espaces parcourus en des temps égaux sont égaux. c) Les énergies cinétiques moyennes des deux gaz sont différentes. d) La vitesse moyenne des molécules de Y est plus grande que celle de X. e) Les collisions entre les molécules sont dites élastiques. 5. Vrai ou Faux a) À une température donnée, les molécules de deux gaz se déplacent à la même vitesse. b) La température influence la vitesse des particules de gaz. c) La masse des particules influence leur vitesse. d) Les particules se déplacent plus rapidement dans un liquide que dans un gaz. e) Le mouvement brownien est le mouvement imprévisible des particules visibles causé par le mouvement des particules invisibles à travers lesquelles elles se trouvent. 6. Les molécules de gaz se déplacent à différentes vitesses à la même température. Quel est l ordre croissant des vitesses de ces molécules? Substances gazeuses Masse molaire moléculaire a) NH 3 17 grammes b) CO 2 44 grammes c) H 2 2 grammes d) Cl 2 71 grammes e) O 2 32 grammes

4 7. À pression constante, quel sera l effet d une augmentation de la température sur un volume de gaz? a) Le volume augmentera. b) Le volume diminuera. c) Il n y aura aucun changement de volume. d) Il y aura une augmentation puis une diminution de volume. e) Il y aura une diminution suivie d une augmentation de volume. 8. On chauffe un gaz dans une bonbonne hermétiquement fermée; qu arrive-t-il aux molécules? a) Elles se déplacent plus rapidement. b) Elles se rapprochent l une de l autre. c) Elles occupent un plus grand volume. d) Elles exercent une pression moindre. 9. Si on comprime un échantillon de gaz à température constante, quel sera l effet de ce changement? a) Le volume seulement augmentera. b) La pression seulement diminuera. c) La pression et le volume diminueront. d) La pression augmentera et le volume diminuera. e) La pression et le volume augmenteront. 10. Si on enlève une grande quantité de gaz d un contenant en acier épais, que peut-on conclure? a) Le volume seulement augmentera. b) La pression seulement diminuera. c) La pression et le volume diminueront. d) La pression augmentera et le volume diminuera. e) La pression et le volume augmenteront. 11. Un gaz occupe un volume de 10 L à une pression de 10 kpa. Que vaudra la pression si on triple le volume à température et à nombre de moles constants? 12. À pression constante, l on chauffe 50 L d azote de 40 C à 80 C, quel sera le nouveau volume de ce gaz? 13. Une seringue contient 30 ml d azote sous une pression de 1,5 kpa. Si la température et le nombre de moles de gaz demeurent constants, quel sera le volume du gaz si on double la pression?

5 14. Un échantillon de gaz exerce une pression de 120 kpa à la température de 27 C. À quelle température la pression exercée par le gaz aura-t-elle doublé si le volume demeure constant? 15. Si la température initiale d un volume d oxygène gazeux est de 273 K, quelle serait sa température finale si on triplait son volume si la pression du gaz demeure constante? 16. La pression d un gaz à 27 C est de 200 kpa. Quelle sera, à volume constant, la pression de ce gaz à -123 C? 17. Après avoir refroidi un gaz (à pression constante) de 303 K à 288 K, le volume final de ce gaz est de 320 ml; quel était son volume initial? 18. Lesquelles des opérations suivantes peut-on effectuer pour augmenter la pression d un gaz emprisonné dans le cylindre ci-dessous? piston Gaz a) Une augmentation de volume. b) Une diminution de volume. c) Une augmentation du nombre de molécules. d) Une diminution du nombre de molécules. 1) a et c. 2) b seulement. 3) b et d. 4) a et d. 5) b et c. Justifie ta réponse et nomme un autre facteur qui pourrait amener une augmentation de la pression.

6 Pression Pression Pression Pression Pression Prétest 19. Parmi les graphiques suivants, lequel représente correctement l effet de la température sur le volume d un gaz, à pression et nombre de molécules constants? a) b) c) Température Température Température d) e) Température Température 20. Quel graphique représente la relation entre la pression et le volume d un gaz à température et nombre de molécules constantes? a) b) c) d) e) 21. Lequel des énoncés suivants n est pas conforme au «volume molaire d un gaz»? a) C est le volume occupé par la molécule d un gaz. b) C est le volume occupé par une mole de molécules d un gaz. c) C est le volume occupé par molécules d un gaz. d) C est le volume occupé par le nombre d Avogadro de molécules d un gaz. e) Le volume molaire est le même pour tous les gaz à la même température et à la même pression.

7 22. Un échantillon de gaz occupe un volume de 10 L et exerce une pression de 50 kpa à 27 C. A quelle température doit-on porter ce gaz pour qu il exerce, dans un contenant de 2,0 L, une pression de 500 kpa? 23. Un litre de gaz a une masse de 2,0 g à 0 C et 100 kpa. Quelle est la masse molaire de ce gaz? 24. Quelle est la masse d un litre de chlore, Cl 2, si ce gaz est à une pression de 40 kpa et à une température de 0 C? 25. a) Quelle est la masse de 20,0 litres de NO à TPN? b) Calculer la masse de SO 2 dans un cylindre de 20,0 litres exposé au soleil à 40,0 C alors que la pression est de 202,6 kpa. 26. Un ballon plein d azote (N 2 ) a une masse de 25,0 g. Vide, il a une masse de 22,0 g. Le même ballon rempli d un gaz inconnu pèse 29,6 g. a) Combien de fois plus lourd que l azote est le gaz inconnu? b) Quelle est la masse molaire du gaz inconnu? c) Lequel des gaz suivants correspond à la masse molaire du gaz inconnu : O 2, CO 2, SO 2, Cl 2, Br 2? 27. a) Un volume d oxygène (O 2 ) a une masse de 16 g. Un même volume d un gaz inconnu a une masse de 32 g à la même température et à la même pression. Quelle est la masse molaire du gaz inconnu? b) Quel est le volume d une mole de gaz à une température de 10 C et à une pression de 150 kpa? 28. Un récipient de 50 ml contient un gaz à une température de 25 C et à une pression de 3250 kpa. Sachant que la masse de ce gaz est de 3,9 g, quelle est la masse molaire de celui-ci? 29. L oxygène gazeux est vendu dans des cylindres d acier de 40 L sous une pression de kpa. Calculez le nombre de moles dans le cylindre à 25 C.

8 30. Un extincteur chimique, dont le volume est de 6 L, contient g de gaz carbonique (CO 2 ). À température et à pression ambiantes (25 C et 101,3 kpa), quel est le volume de gaz pouvant s échapper de l extincteur? 31. Combien de moles de dihydrogène gazeux (H 2 ) y a-t-il dans 400 ml de ce gaz à une pression de 200 kpa et à une température de 20 C? 32. On dépose 92 g d éthanol (C 2 H 6 O) dans un bécher. Par la suite, on veut faire évaporer ce liquide. Quel volume les vapeurs occuperont-elles à température et pression normales? 33. Les dessins ci-dessous représentent deux ballons de volumes différents contenant la même masse d azote gazeux à la même température N 2 (g) N 2 (g) : 400 ml : 100 ml Si, dans le ballon de 400 ml, la pression exercée par le gaz est de 60 kpa, quelle est la pression exercée par le gaz dans le ballon de 100 ml? 34. Soit l équation : 2 C 2 H 2(g) + 5 O 2(g) 4 CO 2(g) + 2 H 2 O (g). Quel sera le volume d oxygène nécessaire pour réagir avec 89,6 litres de C 2 H 2 à une température de 273 K et à une pression de 101,3 kpa? 35. L équation équilibrée suivante représente la combustion du propane gazeux C 3 H 8 (g) + 5 O 2(g) 3 CO 2(g) + 4 H 2 O (g) + énergie. Un chimiste fait réagir 10 moles de molécules d oxygène gazeux (O 2 ) à une température de 0 C et à une pression de 101,3 kpa. Quel volume de dioxyde de carbone (CO 2 ) recueillera-t-il lorsque la réaction sera complète? 36. Selon l équation suivante : CaC 2(s) + H 2 O (l) C 2 H 2(g) + CaO (aq). Quel volume de C 2 H 2(g) mesuré à une température de 0 C et à une pression de 101,3 kpa, sera produit à partir 8 grammes de CaC 2? 37. La combustion du méthane, (CH 4 ), s effectue selon l équation suivante : CH 4 (g) + 2 O 2 (g) CO 2 (g) + 2 H 2 O (g). Quel volume d oxygène (O 2 ) mesuré à 300 K et à 150 kpa, est nécessaire à la combustion complète de 80,0 g de méthane (CH 4 )?

9 38. L hydrogène gazeux (H 2 ) réagit avec le chlore gazeux (Cl 2 ) pour donner le chlorure d hydrogène gazeux suivant l équation : H 2 (g) + C1 2 (g) 2 HC1 (g). Quel volume d hydrogène (H 2 ), est nécessaire pour réagir avec 10 litres de chlore, C1 2? 39. Soit l équation suivante : 3 H 2(g) + N 2(g) 2 NH 3(g). Quel volume d ammoniac (NH 3 ) sera produit si 200 litres d azote gazeux (N 2 ) réagissent avec une quantité suffisante d hydrogène gazeux (H 2 )? (Les volumes gazeux sont mesurés à 0 C et à 101,3 kpa.) 40. Soit l équation suivante : 4 NH O 2 2 N H 2 O. Déterminez la masse d ammoniac (NH 3 ) qu il faut brûler dans l oxygène pour obtenir 67,2 litres d azote aux conditions de référence (T.P.N.). 41. Soit l équation suivante : 2 SO 2(g) +O 2 (g) 2 SO 3(g). Quel volume de SO 3 (g) obtiendra-t-on aux conditions de T.P.N. en faisant réagir 16 g de O 2 (g) sur du SO 2 (g)? 42. Soit l équation chimique : 2 SO 2(g) + O 2(g) 2 SO 3(g). Quel volume d oxygène (O 2 ), faut-il faire réagir à la température de 273 K et à la pression de 101,3 kpa pour produire 4 moles de trioxyde de soufre (SO 3 )? 43. On introduit 1,5 mole d oxygène gazeux (O 2 ) et 3 moles d hydrogène gazeux (H 2 ) dans un cylindre d acier. Sachant que la pression totale du mélange est de 135 kpa, quelle est la pression partielle de l oxygène? 44. Un mélange gazeux de 2,0 moles de molécules d oxygène, O 2, et de 0,5 mole de molécules de dioxyde de soufre (SO 2 ) exerce une pression totale de 150 kpa. Quelle est la pression partielle de l oxygène dans ce mélange? 45. Un récipient contient mole de O 2(g), mole de CO 2 (g) et mole de N 2(g). Quelle est la pression partielle du dioxyde de carbone, CO 2 si la pression totale du mélange est de 40 kpa? 46. Un cylindre renferme 10g d hydrogène gazeux (H 2 ) et 80 g d oxygène gazeux (O 2 ). Lequel de ces gaz exercera la plus grande pression partielle? a) H 2. b) O 2. c) Les deux gaz exercent la même pression partielle. d) Aucune pression partielle n est exercée.

10 47. L air que nous respirons est principalement composé d azote (80%) et d oxygène (20%). Quelle est la pression exercée par chacun de ces gaz à pression normale (101,3 kpa)? Azote Oxygène a) 80 kpa 20 kpa b) 101,3 kpa 101,3 kpa c) 81 kpa 20,3 kpa d) 20,3 kpa 81 kpa 48. Une quantité de H 2 gazeux exerce une pression de 20 kpa dans un volume de 10 litres. Une quantité de O 2 gazeux exerce une pression de 20 kpa dans un volume de 50 litres. Si l on déplace le contenu de ces deux bonbonnes dans une bonbonne de 1 litre, quelle sera la pression totale si la température demeure constante? 49. On introduit 64 g de O 2 et 64 g de SO 2 à dans un cylindre d acier de 44,8 litres. a) Quelle est la pression partielle de l oxygène? b) Quelle est la pression partielle du SO 2? c) Quelle est la pression totale? 50. Une bonbonne de plongeur contient 100 g d oxygène (O 2 ) et 60,0 g d hélium (He) à la pression de 810,4 kpa. Quelle est la pression partielle de chacun des gaz? 51. Deux récipients identiques contiennent respectivement de l oxygène et de l azote. Si des volumes de ces gaz sont à la même température et à la même pression, lequel des énoncés suivants est vrai? a) Les vitesses des molécules de ces deux gaz sont égales. b) Le nombre de molécules de ces deux gaz est différent. c) La masse de ces deux gaz est la même. d) L énergie cinétique moyenne de ces deux gaz est la même. 52. En refroidissant, on abaisse la pression dans un ballon de verre contenant un gaz. Pourquoi la pression baisse-t-elle? a) Parce que le nombre de molécules diminue. b) Parce que la masse des molécules change. c) Parce que l énergie cinétique des molécules augmente. d) Parce que la vitesse des molécules diminue. e) Parce que le nombre de chocs sur les parois augmente.

11 53. Quel est le volume occupé par 2 moles de gaz à une température de 10 C sous une pression de 2 atmosphères? 54. Quels sont les énoncés faux? Corrigez ces énoncés. a) Dans le composé CaCl 2, chaque atome de chlore reçoit 1 électron de l atome de calcium. b) Dans le composé CCl 4, chaque atome de chlore partage 4 électrons avec l atome de carbone. c) Dans la molécule N 2, chaque atome d azote partage 3 électrons. d) Dans le composé MgF 2, l atome de magnésium cède 1 électron à l atome de fluor. e) Dans le composé K 2 O, chaque atome de potassium partage 1 électron avec l atome d oxygène. 55. Vrai ou Faux Un gaz réel ne se comporte pas exactement tel que décrit par l équation des gaz parfaits. Ses molécules exercent une faible attraction les unes sur les autres. 56. Vrai ou faux. a) Les schémas suivants illustrent un changement de phase? + b) Les schémas suivants illustrent une réaction chimique? La loi d Avogadro s énonce comme suit : «Des volumes égaux de n importe quel gaz, mesurés dans les mêmes conditions de température et de pression, contiennent le même nombre de molécules.» Donnez les conséquences de cette loi sur la chimie du XIX e siècle. 58. Expliquez brièvement le fonctionnement d un extincteur. 59. Expliquez brièvement le fonctionnement de la distribution de la bière sous pression.