Aurélie oct 2001

devoirs en première S

la lampe à incandescence

dissolution

vitamine C

mélange Na2CO3 et NaCl

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 Une lampe à incandescence de 75 W est remplie de krypton; le volume interne du gaz est de 101 mL. En état de fonctionnement permanent, la température est de 105°C et la pression de 1,013 105 Pa. On suppose le gaz parfait et le volume de l'ampoule invariable.

  1. Quelle est la quantité de matière (mol) de krypton contenue dans cette ampoule?
  2. Quelle est la masse correspondante de krypton?
  3. La température de la pièce est 22°C. Quelle est la pression du gaz dans la lampe éteinte?

masse molaire atomique :Kr = 83,8 g/mol; R=8,31 SI.

corrigé
équation des gaz parfaits : PV = nRT

P pression en pascal ; V : volume en m3; n (mol); T température en kelvin

P= 1,013 105 Pa; T=273 +105 =378 K; V = 0,101 10-3 m3.

n = 1,013 105* 0,101 10-3 / (8,31*378) = 3,26 10-3 mol = 3,26 mmol.

masse du gaz (g) :

masse molaire (g/mol) * quantité de matière (mol)

83,8*3,26 10-3 = 0,273 g.

équation des gaz parfaits : PV = nRT

P pression en pascal ; V : volume en m3; n (mol); T température en kelvin

n= 3,26 10-3 mol; T=273 +22 =395 K; V = 0,101 10-3 m3.

P = 3,26 10-3 *8,31*295 / 0,101 10-3 = 79126 Pa = 0,79 bar

 

  1. Quelles sont les étapes du mécanisme de dissolution d'un solide ionique dans l'eau?
  2. Ecrire l'équation de dissolution du bromure de magnésium MgBr2 (solide) dans l'eau.
  3. Ecrire l'équation de dissolution dans l'eau de l'acide nitrique HNO3 liquide.
corrigé
rôle de l'eau:

Les molécules d'eau s'approchent des ions du cristal. La stabilité du réseau cristallin n'est assuré que par des interactions électrostatiques. Les forces de Coulomb deviennent environ 80 fois plus petites dans l'eau, en conséquence les ions se séparent du cristal.

Les ions dans l'eau sont hydratés, entourés d'un nombre variable de molécules d'eau.

Les ions hydratés se retrouvent dispersés au milieu du solvant.

MgBr2 (s) --> Mg2+ (aq) +2 Br-(aq)

HNO3 ( liq ) -->H+(aq) + NO3- (aq)

ou bien HNO3 ( liq ) +H2O -->H3O+ + NO3- (aq)

Sur un tube de Juvamine on peut lire: "la vitamine C de 300g d'oranges dans un comprimé".

  1. Sachant qu'un comprimé contient 148 mg de vitamine C ou acide ascorbique, quelle quantité de vitamine C contient 1 kg d'oranges.
  2. Si on dissout un comprimé dans un verre d'eau de 250 mL, quelle est la concentration de l'acide ascorbique dans la solution?

acide ascorbique : C6H8O6 ; C=12 ; H=1; O= 16 g/mol 


masse d'acide ascorbique dans 1 kg d'oranges : 148 *1000 /300 = 493,3 mg = 0,493 g.

masse molaire de l'acide ascorbique : 6*12+8+6*16 = 176 g/mol

quantité de matière d'acide ascorbique(mol) = masse (g) / masse molaire (g/mol)

0,143 / 176 = 8,4 10-4 mol.

concentration en acide ascorbique (mol/L) = quantité de matière (mol)/ volume de la solution (L)

C= 8,4 10-4 / 0,25 = 3,36 10-3 mol/L.

On dissout 7,42 g de carbonate de sodium Na2CO3 dans l'eau; on obtient ainsi 250 mL de solution aqueuse S1. On ajoute 200 mL d'une solution aqueuse S2 de chlorure de sodium NaCl de concentration molaire C2 = 0,5 mol/L.

  1. Ecrire les formules des différentes solutions ioniques précédentes.
  2. Calculer la concentration molaire C1 de la solution S1.
  3. En déduire les concentrations effectives des ions présents dans S1.
  4. Calculer les concentrations molaires de tous les ions présents dans le mélange sachant qu'il n'y a pas de réaction chimique.

masse atomique molaire : Na= 23 ; O=16; C=12 g/mol

corrigé
Na2CO3 (s) -->2 Na+ (aq) + CO32- (aq)

NaCl(l) --> Na+ (aq) +Cl- (aq)

concentration C1 :

masse molaire carbonate de sodium: 2*23 + 12+3*16 = 106 g/mol

quantité de matière (mol) = masse (g) / masse molaire (g/mol)

7,42 / 106 = 0,07 mol

concentration C1 = 0,07 / 0,25 = 0,28 mol/L.

en conséquence [Na+]=2*0,28=0,56 mol/L dans S1.

[CO32-] = 0,28 mol/L dans S1.

espèces présentes dans le mélange :

volume du mélange :0,2+0,25= 0,45 L

quantités de matière (mol) :volume (L) fois concentration (mol/L)

CO32-: 0,25 *0,28 = 0,07 mol

Cl- : 0,2 *0,5 = 0,1 mol

Na+: 0,2*0,5 = 0,1 mol issue de S2.

0,25*0,56 = 0,14 mol issue de S1.

total : 0,24 mol.

concentration (mol/L) = quantité de matière (mol) / volume du mélange (L) :

[CO32-]=0,07 / 0,45 =0,155 mol/L

[Na+]=0,24/0,45=0,533 mol/L

[Cl- ] = 0,1 / 0,45 = 0,222 mol/L

je vérifie que la solution est électriquement neutre :

2 [CO32-] + [Cl- ] =[Na+]

2*0,155 + 0,222 = 0,533 est vraie.



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