MODULE Chapitre 5. Chaque ligne des tableaux ci-dessous présente les conditions initiales et finales dans lesquelles se retrouve un gaz. Déterminez la valeur manquante, en considérant que toutes les variables non mentionnées ont une valeur constante. a) p T p T 00 kpa 500 87, kpa 8 750 mmhg 7 C 050 mmhg 40 ou 47 C 6 PSI 303 ou 30 C 0 PSI 40 C,7 0 4 kpa 6,5 0 5 kpa 50 b) n V n V,0 moles 64 L 0,065 mole,08 L 8,68 g Mg ou 0,357 mole 5,45 L 0,075 mole 40 ml 0,564 mole 9,9 L 4,5 moles 79,4 L 0,0034 mole 0,070 L (7,0 ml) 0,00340 mole 43,0 cm 3 ou 43,0 ml. On aspire,44 0 3 moles de CO à l aide d une seringue, jusqu à la marque de 60,0 ml. On bouche ensuite la seringue, et on pousse le piston jusqu à la marque de,0 ml. Si la pression atmosphérique est de 00,4 kpa et que la température de la pièce est de 4, C, quelle est la pression dans la seringue après qu on ait poussé le piston (on suppose que le piston a une masse négligeable)? V 60,0 ml Si n et T restent constants : p V p V p p 00,4 kpa 74 kpa V,0 ml CES--4 Corrigé des exercices supplémentaires du chapitre 5 Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc
3. Le piston de la seringue du numéro est relâché et on plonge la seringue hermétiquement bouchée dans un bain maintenu à 50,0 C. Quel sera le volume du gaz quand l équilibre thermique sera atteint? V V T ( 50,0 + 73,) Si n et p restent constants : V V 60,0 ml 65, ml ( 4,+ 73,) 4. Un tube à bouchon de mercure est maintenu en position horizontale : la longueur de la colonne d air emprisonnée est alors de 80 mm, et la longueur du bouchon de mercure est de 5 mm. Si la pression atmosphérique est de 00,0 kpa et que la température est de, C, quelle sera la longueur de la colonne d air si le tube est maintenu en position verticale : a) avec l extrémité ouverte vers le haut? Horizontalement, le bouchon de mercure n exerce aucune pression sur le gaz, donc p gaz P.A. 00 kpa. Verticalement, le poids du bouchon exerce une pression sur le gaz en plus de la pression atmosphérique, et cette pression supplémentaire est de 5 mmhg p gaz P.A. + p bouchon 00,0 kpa + 3,3 kpa 03,3 kpa. 0,3 kpa 760 mmhg De plus, la longueur de la colonne d air est proportionnelle au volume de gaz. Si n et T restent constants : p V p V V V b) avec l extrémité ouverte vers le bas? Si l extrémité est ouverte vers le bas : P.A. p gaz + p bouchon Donc, p gaz P.A. p bouchon 00,0 kpa 3,3 kpa 96,7 kpa V V p 80 mm p 96,7 kpa 00,0 kpa 86 mm p 80 mm p 03,3 kpa 3,3 kpa 00,0 kpa 74 mm 5. Si la température d un échantillon de CO initialement à 0,0 C et à 0 kpa est amenée à 30,0 C, et que son volume passe de 4,00 L à,75 L, quelle sera sa pression finale? pv pv V 4,00 L ( 30,0 + 73,) Si n reste constant : p p 0 kpa 35 kpa V,75 L ( 0,0 + 73,) Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé des exercices supplémentaires du chapitre 5 CES--5
6. Le trioxyde de soufre peut se décomposer en dioxyde de soufre et dioxygène. a) Écrivez l équation équilibrée de la réaction. SO 3 (g) SO (g) + O (g) b) Si la réaction se produit dans un contenant à volume fixe et que la pression avant la décomposition est de 50 kpa, quelle est la pression après la réaction? Supposez que la température est revenue à la même valeur que la température initiale et que la réaction est complète. p p n 3 mol Si V et T restent constants : p p 50 kpa 375 kpa n n n mol c) Quelle est la pression partielle de chacun des gaz? Comme SO représente les 3 des molécules, il produit 3 de la pression totale, soit 375 kpa 3 50 kpa. La pression partielle de O est donc de 375 kpa 3 5 kpa. 7. a) Écrivez l équation équilibrée de la réaction de combustion de l éthane, C H 6 (g). C H 6 (g) + 7 O (g) 4 CO (g) + 6 H O (g) b) Si 0,50 mole d éthane est placé avec la quantité stœchiométrique de dioxygène dans un récipient fermé par un piston mobile (de masse négligeable) à 5,0 C et que la pression atmosphérique est de 99,7 kpa, quel est le volume du récipient avant la réaction? 7 mol O 0,50 mol éthane 0,875 mol O mol éthane Le récipient contient donc 0,50 + 0,875,5 mol de gaz avant la réaction. pv V p,5 mol 8,34 kpa L mol 99,7 kpa ( 5,0 73,) + 8,0 L c) Quel est le volume du récipient après la réaction si la température est revenue à la même valeur que la température initiale? 0 mol produits 0,50 mol éthane,5 mole de produits mol éthane Si p et T restent constants : V V V V n n,5 mol 3, L n 8,0 L n,5 mol CES--6 Corrigé des exercices supplémentaires du chapitre 5 Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc
8. La combustion de l ammoniac donne du monoxyde d azote et de la vapeur d eau. a) Écrivez l équation équilibrée de la réaction. 4 NH 3 (g) + 5 O (g) 4 NO (g) + 6 H O (g) b) Si la réaction se produit entre,00 mole de NH 3 et,00 moles de dioxygène, qu elle est complète, que le récipient a un volume de 0,0 L et que la température à la fin de la réaction est de 50 C, quelle est la pression à ce moment? Selon les coefficients de la réaction,,00 mole de NH 3 réagira avec,5 mole de O :,00 mole de NO et,50 mole de H O se formeront, et il restera 0,75 mole de O en excès, soit 3,5 moles de gaz. pv p V 3,5 mol 8,34 kpa L mol 0,0 L c) Quelle est la pression partielle de chacun des gaz? 0,75 mol p O,4 0 3 kpa 3,5 mol p HO,4 0 3 kpa ( 50 73) + 36 kpa, p NO,4 0 3 kpa,50 mol 65 kpa 3,5 mol,4 0 3 kpa,00 mol 435 kpa et 3,5 mol 9. Quel volume occupe une mole de gaz dans les conditions suivantes : a) En Antarctique, à la température la plus froide enregistrée, autour de 89,4 C? Supposez que la pression atmosphérique était normale. Volume molaire à TPN :,4 L V V T ( 89,4 + 73,5) Si n et p restent constants : V V,4 L 5,08 L T 73,5 b) À El Aziza, en Libye, à la température la plus chaude enregistrée, soit 57,7 C? Supposez que la pression atmosphérique était normale. V V T ( 57,7 + 73,5) V V,4 L 7,4 L T 73,5 c) À une pression atmosphérique de 08,6 kpa, la plus haute pression atmosphérique enregistrée (ramenée au niveau de la mer), à Tosontsengel, en Mongolie? Supposez une température autour de 0 C, habituelle en décembre à cet endroit. pv pv p 0,3 kpa ( 0,0 + 73,5) Si n reste constant : V V,4 L p 08,6 kpa 73,5 9,37 L Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé des exercices supplémentaires du chapitre 5 CES--7
d) À une pression atmosphérique de 87,0 kpa, la plus basse pression atmosphérique enregistrée (ramenée au niveau de la mer), près du centre d un typhon (au large des Philippines)? Supposez une température de 7 C. pv pv p 0,3 kpa ( 7,0 + 73,5) Si n reste constant : V V,4 L 8,7 L p T 87,0 kpa 73,5 0. Si 40 ml d un gaz inconnu a une masse de 0,69 g à 3,3 C et 0,6 kpa, quelle est la masse molaire de ce gaz? m mrt pv et n, donc pv M M mrt 0,69 g 8,34 kpa L mol ( 3,3 + 73,) et M 08 g pv 0,6 kpa 0,40 L (par exemple : N O 5 ). Combien de moles de gaz trouve-t-on dans un ballon rigide dont la pression interne est de 70 kpa, le volume de,0 L et la température de 0,0 C? pv 70 kpa,0 L pv n 0,837 mol RT 8,34 kpa L mol ( 0,0 + 73,). Que faudrait-il modifier au ballon du numéro pour que sa pression reste la même si la température s élève à 00,0 C? Il faudrait enlever une partie du gaz, puisque le volume est invariable : T ( 0,0 + 73,) si p et V restent constants : n T n T n n 0,837 mol 0,59 mol. ( 00,0 + 73,) Donc, il faut enlever 0,837 0,59 0,38 mol de gaz. 3. Quelle est la température (en C) de,45 g de NO s il est enfermé dans une ampoule de verre de 300 ml et qu il exerce une pression de 38 kpa? mol n,45 g 0,035 mol 46,0 g pv T pv nt 38 kpa 0,300 L 73 ou 0 C 8,34 kpa L mol 0,035 mol CES--8 Corrigé des exercices supplémentaires du chapitre 5 Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc
4. Dans quel volume doit-on mettre 0,0 g de propane (C 3 H 8 ) pour qu il exerce une pression de 54 kpa à 55,0 C? mol n 0,0 g 0,7 mol 44,0 g pv V p 0,7 mol 8,34 kpa L mol 54 kpa ( 55,0 73,) +,4 L 5. Quelle pression un échantillon de,45 g d ammoniac à 0 C exerce-t-il s il est placé dans un récipient de 380 ml? mol n,45 g 0,085 mol 7,03 g pv p V 0,085 mol 8,34 kpa L mol 0,380 L ( 0,0 73,) + 47 kpa Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé des exercices supplémentaires du chapitre 5 CES--9