TP Chimie Seconde Corrigé du TP N° 3 de Chimie :

Un outil important pour le chimiste : la mole.

I. A vos marques, prêts, comptez ! 1) Le décompte des 2000 grains est long et fastidieux. 2) Pour y arriver on pèse une masse m 20 grains de 20 grains de semoule. On ajoute ensuite de la semoule

jusqu’à ce que la masse atteint m 2000 grains = 100 × m 20 grains. (En considérant que chaque grain de semoule est identique)

Conclusion : « peser des grains de semoule c’est équivalent à les COMPTER et réciproquement »

II. Application à la chimie : la mole.

1) m atome = 12 × m1 nucléon = 12 × 1,67×10-27 = 2,004 ×10-26 kg 2) Il faut faire un « produit en croix » car il y a proportionnalité entre la masse et le nombre d’atomes :

masse en g Nombre d’atomes de carbone

2,004 ×10-26 kg = 2,004 ×10-26 ×103 = 2,004 ×10-23 g 1

12 g NA

Ce qui donne ( )

23A 23

12 1N 6,0 102,004 10−

×= = ⋅

⋅

3)

Quantité de matière en mol

Nombre d’atomes de carbone

1 NA = 6,02 × 1023

1,3 N

Ce qui donne 23

231,3 6,02 10N 7,83 101

× ⋅= = ⋅ atomes de carbone dans un échantillon de 1,3 mol d’un

morceau de carbone 12.

4) Nombre d’atomes de

carbone Quantité de

matière en mol NA = 6,02 × 1023

1

1,5 × 1022 n

Ce qui donne ( )

22

23

1,5 10 1n 0,025 mol6,02 10⋅ ×

= =⋅

5) La bonne relation est nécessairement : N = NA × n ou A

Nn =N

avec :

N : Nombre d’entités microscopiques identiques dans un échantillon n : quantité de matière d’entités microscopiques identiques (en mol) = « nombre de paquets qu’on peut faire » NA : constante d’Avogadro = « nombre d’entités microscopiques identiques dans 1 seul paquet ».

Ligne TOUJOURS valable

Ligne TOUJOURS valable

III. La masse molaire. a) Masse molaire atomique – Masse molaire ionique.

1) D’après la classification périodique des éléments, la masse molaire atomique du carbone 12 est : M (C) = 12 g·mol−1. Ce qui signifie qu’une quantité de matière de 1,0 mol de carbone 12 pèse 12 g.

2) D’après la classification périodique des éléments, la masse molaire atomique de l’hydrogène est : M (H) = 1,0 g·mol−1.

3) En utilisant la classification périodique des éléments, la masse molaire du Fer est : M (Fe) = 55,8 g·mol−1 et donc M( +2Fe ) = M (Fe) = 55,8 g·mol−1 = M ( +3Fe ).

4) Comme la masse d’un échantillon est proportionnelle à la quantité de matière on peut utiliser le « produit en croix » :

Quantité de matière en mol

masse en g

1 55,8 g (masse molaire =

masse d’une mole) 0,20 m

Ce qui donne 0,20 55,8m 11,2 g1×

= =

5) La bonne relation est nécessairement : n = mM

ou m = n × M avec :

n : quantité de matière (en mol) = « nombre de paquets d’entités microscopiques identiques » m : masse de l’échantillon (en g) = « masse totale de toutes les entités microscopiques » M : masse molaire de l’entité microscopique (en g·mol−1) = « masse d’un paquet d’entités microscopiques »

b) Masse molaire moléculaire.

1) M (C12H22O11) = 12 × M(C) + 22 × M(H) + 11 × M(O) = 12 ×12,0 + 22 × 1,0 + 11 × 16,0 = 342 g / mol

2) Comme n(C12H22O11) = 12 22 11

12 22 11

m(C H O )M(C H O )

alors = ×12 22 11 12 22 11 12 22 11m(C H O ) n(C H O ) M(C H O )

Soit 0, 20×342= =12 22 11m(C H O ) 68,4g

Se déduit de la classification des

éléments