Aurélie 16/04/07
 

chimie : quantité de matière (mole), tableau d'avancement

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Le vinaigre est constitué majoritairement d'eau et d'acide éthanoïque, encore appelé acide acétique, une molécule de formule C2H4O2.

Une bouteille de vinaigre de volume v= 70 cL porte sur son étiquette l'indication 8°: cela signifie que 100 g de vinaigre contient 8 g d'acide éthanoîque.

Données :

Masse volumique du vinaigre :r=1,00 kg/L ; C : 12 ; O : 16 ; H : 1 g/mol.

  1. Déterminer la masse de vinaigre contenu dans la bouteille.
  2. En déduire la masse d'acide éthanoïque qu'elle contient.
  3. Après avoir calculé la masse molaire de l'acide éthanoîque, déterminer la quantité de matière de ce dernier dans la bouteille.
  4. En déduire le nombre de molécules que ce la représente.
  5. Quelle quantité de matière d'acide acétique est contenue dans une petite cuillère contenant 3mL de vinaigre?
Masse de vinaigre (kg) = volume (L) * masse volumique ( kg/L)

70 cL= 0,7 L ; m = 0,70 *1 = 0,70 kg = 700 g.

Masse d'acide éthanoïque : 8 g dans 100 g de vinaigre

donc 7*8 = 56 g.

Masse molaire de l'acide éthanoïque : M= 2*12+4+2*16 = 60 g/mol.

Quantité de matière d'acide éthanoïque n = m/M = 56 / 60 = 0,93 mol.

Nombre de molécules : 1 mol correspond à NA= 6,02 1023 molécules.

0,93 * 6,02 1023 =5,6 1023 molécules.

Quantité de matière d'acide acétique est contenue dans une petite cuillère :

8 g d'acide dans 100 mL soit 8*3/100 = 0,24 g dans la petite cuillère.

n = 0,24 / 60 = 4,0 10-3 mol.

Compléter le tableau d'avancement ci-dessous et donner la composition finale du système en mol. 
avancement (mol)
4NH3
+ 5O2
=4NO
+6H2O
initial
0
100
80
0
0
en cours
x
100-4x
80-5x
4x
6x
fin
xmax
100-4xmax
80-5xmax
4xmax
6xmax
16
100-4*16 = 32
0
4*16 = 64
6*16 = 96
si O2 est en défaut : 80-5xmax=0 soit xmax = 80/5 = 16.

si NH3 est en défaut : 100-4xmax=0 soit xmax = 100/4 = 25

Retenir la plus petite valeur xmax =16 mol. 

La zone en jaune est dite " abusive " ; aucune portion de droite ne doivent y être tracées. ( le dioxygène étant en défaut, la réaction chimique s'arrête)

Compléter le tableau d'avancement à partir de ces courbes :
avancement (mol)
C5H12
+ 8O2
=5CO2
+6H2O
initial
0
10
40
0
0
en cours
x
10-x
40-8x
5x
6x
fin
xmax
10-xmax
40-8xmax
5xmax
6xmax
5
10-5 = 5
0
5*5 = 25
6*5 = 30
si O2 est en défaut : 40-8xmax=0 soit xmax = 40/8 = 5.

si C5H12 est en défaut : 10-xmax=0 soit xmax = 10

Retenir la plus petite valeur xmax =5 mol. 

On chauffe 2,0 g de poudre d'aluminium mélangé à 3,0 g de soufre en fleur. Al : 27 ; S = 32 g/mol

2Al + 3S = Al2S3.

Construire le tableau d'avancement ; en déduire xmax, l'avancement maximal.

Calculer la masse de sulfure d'aluminium Al2S3 formé et la masse du réactif en excès.

 
avancement (mol)
2Al
+ 3S
Al2S3
initial
0
m/M=2/27 =7,4 10-2
m/M= 3/32 =9,4 10-2
0
en cours
x
7,4 10-2 -2x
9,4 10-2 -3x
x
fin
xmax
7,4 10-2 -2xmax
9,4 10-2 -3xmax
xmax
3,1 10-2
7,4 10-2 -2*3,1 10-2 =0,012
0
3,1 10-2
si Al est en défaut : 7,4 10-2 -2xmax =0 soit xmax = 7,4 10-2 /2=3,7 10-2 .

si S est en défaut : 9,4 10-2 -3xmax =0 soit xmax =9,4 10-2 /3 =3,1 10-2 .

Retenir la plus petite valeur xmax = 3,1 10-2 mol. 

masse de sulfure d'aluminium Al2S3 formé : m= n M.

M=2*27+3*32 = 150 g/mol ; m = 3,1 10-2 *150 = 4,6 g.

masse du réactif en excès : m= n M.

M = 27 g/mol ; m = 0,012*27 = 0,32 g.

Combustion d'une masse m =700 g d'heptane C7H16, liquide de masse volumique r= 0,78 g/mL. Le volume molaire des gaz est Vm = 25 L/mol.

C7H16 + 11 O2 = 7CO2 + 8H2O.

Volume d'heptane (mL) = masse (g) / masse volumique ( g/mL)

V = 700/0,78 = 897 mL ( réponse 9,0 102 mL)

Quantité de matière d'heptane (mol) = masse (g) / masse molaire (g/mol)

M= 7*12+16 = 100 g/mol

n = m/M = 700/100 = 7 mol.

Tableau d'avancement et composition finale du système ( les réactifs étant mélangés en proportions stoechiomètriques).
avancement (mol)
C7H16
+ 11 O2
= 7CO2
+ 8H2O
initial
0
7
n
0
0
en cours
x
7-x
n-11x
7x
8x
fin
xmax
7-xmax
n-11xmax
7xmax
8xmax
7
0
0
7*7=49
8*7=56
C7H16 est en défaut : 7-xmax =0 soit xmax = 7 .

O2 est en défaut :n -11xmax =0 soit n=11xmax =11*7 = 77 mol.

volume de O2 nécessaire = n Vm = 77*25 =1,9 103 L.

Masse d'eau : m= nM avec M= 18 g/mol

m = 56*18 =1,0 103 g.
 

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