La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

III. Transformations de la matière. 1. Outils de description dun système 1.1 Introduction a) TP n°9 b) TP n°10 c) Exercice de préparation.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "III. Transformations de la matière. 1. Outils de description dun système 1.1 Introduction a) TP n°9 b) TP n°10 c) Exercice de préparation."— Transcription de la présentation:

1 III. Transformations de la matière

2 1. Outils de description dun système 1.1 Introduction a) TP n°9 b) TP n°10 c) Exercice de préparation

3 1.1 Introduction c) Exercice de préparation Exercice 1 On définit la « botte » comme le nombre de lentilles présentes dans 1kg. Une lentille a une masse denviron g. 1.Combien y a-t-il de lentilles dans une « botte » ? 2.Combien de « bottes » représentent 8 kg de lentilles Un haricot a une masse denviron g. 3.Quelle est la masse dune « botte » de haricots ?

4 1.2 De léchelle microscopique à léchelle macroscopique : la mole a)Présentation Le nombre datomes présents dans une poignée de matière est très grand, donc difficile à manipuler. Il est intéressant de définir une quantité de référence, plus simple à manipuler dans les calculs. On prend comme référence le nombre datomes contenus dans 12g de carbone 12 Calculer ce nombre sachant que la masse dun atome de 12 C est 1, kg On lappelle Nombre dAvogadro et on le note N a / 1, = 6,

5 1.2 De léchelle microscopique à léchelle macroscopique : la mole b) Définition On appelle « mole » une quantité égale à 6, atomes. On le note n. On parle de quantité de matière Symbole abrégé : On peut écrire 8 moles ou 8 mol c) Applications Exercice 2 1.Combien y a-t-il datomes de soufre dans 8 moles datomes de soufre ? Dans 0.35 mol ? 2.Combien de moles représentent 7, atomes ? 9, ? 1, ?

6 1.2 De léchelle microscopique à léchelle macroscopique : la mole c) Applications Exercice 3 Une mine de crayon est en graphite. Cest une matière composée uniquement datomes de carbone. 1.Calculer le nombre datome de carbone présents dans cette mine sachant que la masse dun atome de carbone est denviron kg et que la mine à une masse de 1,2g 2. Un lingot dor a une masse de 1kg. Calculer le nombre de moles dor présentes dans une lingot, sachant que la masse dun atome dor est de 3, kg

7 d) Masse molaire Exercice 4 : Calculer la masse dune mole dhydrogène, dazote, doxygène, de soufre au gramme près. Données : Comme une mole est un nombre fixe datomes, la masse dune mole va varier en fonction de lélément. La masse molaire dun élément est la masse dune mole de cet élément. Elle est notée M. Son unité est g.mol -1 Remarque : La masse molaire est proche du nombre de nucléons de latome. ElémentHydrogèneAzoteOxygèneSoufre Masse atome (kg)1, , , , Masse dune mole :1 g14 g16 g32 g

8 e) Masse molaire moléculaire On peut aussi parler dune mole molécules, cest un groupe de 6, molécules. On calcule la masse molaire moléculaire en additionnant les masses molaires atomiques des atomes constituant la molécule. Exercice 5 : Le propane et le butane sont deux gaz utilisés pour la cuisine. Leurs formules brutes sont respectivement C 3 H 8 et C 4 H 10. Données : M H = 1 g.mol -1 M C = 12 g.mol -1 1.Calculer la masse molaire moléculaire de ces deux gaz. 2.Une bouteille de gaz contient 6kg de butane ou 5 kg de propane. A combien de moles cela correspond-il ?

9 f) Volume molaire Le volume dune mole de gaz ne dépend que de la température et de la pression. Dans les conditions du laboratoire (15°C, pression atmosphérique), une mole de gaz occupe un volume de 24 L. On dit alors que le volume molaire du gaz est de 24 L.mol -1. Application : Quels sont les volumes occupés à lair libre par le butane et le propane de lexercice 5 ? Exercice 6 : 1. Calculer la quantité de matière de dioxygène contenue dans une fiole de 50 mL dans les conditions de température et de pressions normales. 2. Quel volume occuperait ce gaz à 0°C ? à 60°C ? Données : V m (15°C) = 24,0 L.mol - V m (0°C) = 22,7 L.mol -1 V m (60°C) = 27,7 L.mol -1

10 1.3 Concentration dune solution a) Le TP b) La dissolution Solvant Soluté Solution dissolution Un soluté est une espèce chimique dissoute dans un liquide. Ce liquide est appelé solvant. Après dissolution, le soluté peut être sous forme de molécules ou sous forme dions. On parle de solution aqueuse si le solvant est leau.

11 1.3 Concentration dune solution c) La concentration molaire moléculaire Exercice 7 : Une solution aqueuse de volume V = 13 L contient une quantité n = 2 mol déthanol. Quelle quantité de matière déthanol contient 1 L de cette solution ? Définition : La concentration dune solution correspond au rapport entre la quantité de matière en soluté et le volume de la solution. Elle sexprime en mol.L -1.

12 1.3 Concentration dune solution c) La concentration molaire moléculaire Exercice 8 : 1.Une solution aqueuse est préparée en diluant 1, mol de chlorure de sodium dans 50 mL deau. Quelle est la concentration molaire moléculaire en chlorure de sodium de cette solution ? 2.Quelle quantité de matière déthanol contient une solution aqueuse de volume 17 L et de concentration molaire moléculaire en éthanol de 3, mol.L -1 ?

13 1.3 Concentration dune solution d) Préparer une solution par dissolution Problème : On aimerait réaliser une solution de concentration C (mol.L -1 ) et de volume V (L) dun soluté A. Première partie : On commence par calculer la quantité de matière n (mol) de soluté A dont on aura besoin, par application de la proportionnalité. Une concentration C signifie que :1L Dans la solution cela donne :n On a donc la relation n = C x V C V Seconde partie : Il faut maintenant prélever la quantité de A nécessaire, on peut pour cela utiliser la masse molaire de A notée M A (g.mol -1 ) et prélever par pesée. On cherche donc la masse m (g) de soluté A à peser. Une masse molaire M A signifie que :1 mol Pour le soluté A cela donne :m On a donc la relation m = n x M A MAMA n

14 1.3 Concentration dune solution e) Préparer une solution par dilution Problème : On aimerait réaliser une solution S de concentration C (mol.L -1 ) et de volume V (L) dun soluté A. On dispose déjà dune solution S 0 de A mais elle est trop concentrée (C 0 > C ). On va donc la diluer. Première partie : On commence par calculer la quantité de matière n (mol) de soluté A dont on aura besoin pour la solution S, par application de la proportionnalité. Une concentration C signifie que :1L Dans la solution cela donne :n On a donc la relation n = C V C x V Seconde partie : Il faut maintenant prélever la quantité n de A nécessaire dans la solution mère S 0. Pour trouver le volume V 0 à prélever, on utilise la concentration molaire moléculaire C 0 de la solution A. Une concentration molaire C 0 signifie que :1 L Pour le soluté A cela donne :V 0 On a donc la relation V 0 = C0C0 n n / C 0

15 Exercices Exercice 10 : Nourriture des abeilles Pendant lautomne et lhiver, les apiculteurs complètent la nourriture des abeilles par des apports dune solution concentrée de glucose C 6 H 12 O 6 : 1 kg deau pour 1 kg de glucose. Le volume de la solution obtenue est de 1,72L. 1. Quelle quantité de matière représente une masse de 1kg de glucose ? 2. Quelle est la concentration molaire moléculaire de la solution de glucose ? Exercice 11 : Préparation dune solution de propanol En utilisant une burette graduée, on veut préparer un volume V = 500mL dune solution aqueuse de propanol C 3 H 8 O, de concentration molaire C = 0,075 mol.L -1. La densité du propanol est d = 0, Calculer la masse molaire moléculaire du propanol. 2. Calculer la masse de propanol à prélever. 3. Calculer le volume de propanol à introduire dans la fiole jaugée de 500mL. 4. Détailler le protocole de la préparation.

16 2. Transformation chimique dun système 2.1. Modélisation de la transformation : réaction chimique Exercices préparatoires Une bataille gagnée davance… Une bataille va opposer larmée du Duc de Montmirail à celle du baron de lEscalette. Chaque armée a ses particularités: Pourriez-vous dire quelle armée à lavantage sachant quun archer vaut deux fantassins et quun chevalier vaut un archer plus un fantassin ? MontmirailEscalette Fantassins Archers Chevaliers Total

17 2. Transformation chimique dun système 2.1. Modélisation de la transformation : réaction chimique a)Création dun nouveau sandwich IngrédientsBig Dalle Stock Feuilles de salade3513 Tomates1216 Pains ronds1456 Steaks hachés2254 Oignons0842 Pains de poisson0123 Combien de « Big Dalle » peut-on fabriquer avec le stock ? Que reste-t-il en fin de journée ? Quel est lingrédient limitant ?

18 456/1 = 456 sandwichs 216/1 = 216 sandwichs 513/3 = 171 sandwichs 254/2 = 127 sandwichs 2. Transformation chimique dun système 2.1. Modélisation de la transformation : réaction chimique a)Création dun nouveau sandwich Une façon de résoudre le problème : Pour préparer un sandwich, il faut : -1 pain rond -1 tomate -3 feuilles de salade -2 steaks hachés Dans le stock on a: pains ronds tomates feuilles de salade steaks hachés On peut donc préparer au maximum : -Avec les pains ronds : -Avec les tomates : -Avec les feuilles de salade : -Avec les steaks hachés : Les steaks hachés sont lingrédient limitant !

19 2. Transformation chimique dun système 2.1. Modélisation de la transformation : réaction chimique a)Création dun nouveau sandwich Que reste-t-il en fin de journée ? Les steaks hachés sont lingrédient limitant On pourra fabriquer 127 sandwichs Il va donc falloir : 127x1 = 127 pains ronds 127x1 = 127 tomates 127x2 = 254 steaks hachés 127x3 = 381 feuilles de salade Il restera en fin de journée: = 329pains ronds = 89 tomates = 0 steaks hachés = 132feuilles de salade

20 2. Transformation chimique dun système 2.1. Modélisation de la transformation : réaction chimique b)Le tableau davancement Y a-t-il une autre manière de résoudre le problème ? 1 pain rond + 1 tomate + 2 steaks + 3 feuilles1 Big Dalle Stock initial 456-1x1216-1x1254-2x1513-3x11Stock restant 456-1x2216-1x2254-2x2513-3x22Stock restant 456-1x x x x5050Stock restant 456-1xn216-1xn254-2xn513-3xnnStock restant 456-1x127 = x127 = x127 = x127 = Stock final ……………… ……………… ………………

21 2. Transformation chimique dun système 2.1. Modélisation de la transformation : réaction chimique c)Le bilan de matière Linventaire des stocks initiaux et finaux Etat initialEtat final Feuilles de salade513 Tomates216 Pains ronds456 Steaks hachés254 Oignons842 Pains de poisson123 Big Dalle127 Feuilles de salade123 Tomates89 Pains ronds329 Steaks hachés0 Oignons842 Pains de poisson123 « Réactifs » « Espèces spectatrices » « produits » « réactifs en excès » « réactif limitant »

22 2. Transformation chimique dun système 2.1. Modélisation de la transformation : réaction chimique d)Application au TP 14 Etude de la réaction chimique Réactifs : lacide noté HA NaHCO 3 (Na +, HCO 3 - en solution) Produits : Dioxyde de carbone CO 2 eau H 2 O ions A -, Na + Equation de réaction : 1HA + 1HCO Na + 1CO 2 + 1H 2 O + 1A - + 1Na + 1HA + 1HCO 3 - 1CO 2 + 1H 2 O + 1A - E. initial E. final E. inter. 0005, xxx5, …. … … ……………

23 Correction TP 14 Equation de la réaction Etat du système Avancement (en mol) Quantités de matière en moles Etat initial0 Etat intermédiairex Etat finalxfxf 1.Ecrire léquation bilan de la réaction dans le tableau 2.Remplir la première ligne avec les quantités initiales 3.Remplir les lignes suivantes avec x et x f 4.Rechercher xf en fonction des quantités initiales Si V vinaigre = 10mL, alors n HA = 1, mol Dans tous les cas n HCO3- = 5, mol HA + HCO 3 - CO 2 + H 2 O + A - 1, , , x5, x xxx 1, x f 5, x f xfxf xfxf xfxf 1, – x f = 0 donc x f = 1, mol 5, – x f = 0 donc x f = 5, mol = 0= 4, = 1,

24 2. Transformation chimique dun système 2.1. Modélisation de la transformation : réaction chimique e) Applications à des transformations chimiques Réaction entre les ions Cu 2+ et les ions OH -.

25 Système étudié : Le Grand Schtroumpf mélange: 100 mL dune solution contenant des ions cuivre Cu 2+ de concentration C égale à 0,20 mol/L avec une solution contenant 5, mol dions hydroxyde OH - Comment évolue le système ?

26 Evolution du système : On observe lapparition dun précipité dhydroxyde de cuivre de formule Cu(OH) 2.

27 Tout le monde est prêt ? 1.Ecrivez léquation-bilan de la réaction 2.Remplissez le tableau davancement Equation de la réaction Etat du système Avancement (en mol) Quantités de matière en moles Etat initial0 Etat intermédiairex Etat finalxfxf

28

29 Léquation bilan : Le Grand Schtroumpf a mélangé des ions Cu 2+ à des ions OH - et a obtenu un précipité de Cu(OH) 2. La réaction est donc : Cu OH - Cu(OH) 2 Equation de la réaction Etat du système Avancement (en mol) Quantités de matière en moles Etat initial0 Etat intermédiairex Etat finalxfxf Cu OH - Cu(OH) 2

30 Utilisation des données: Quelles quantités de produit le Grand Schtroumpf a mélangé ? Cu 2+ : V = 100 mL, C = 0,20 mol/L donc n Cu2+ = 0,10 x 0,20 = 2, mol OH- : n OH- = 5, mol Equation de la réaction Etat du système Avancement (en mol) Quantités de matière en moles Etat initial0 Etat intermédiairex Etat finalxfxf Cu OH - Cu(OH) 2 2, ,

31 Introduction de lavancement : Equation de la réaction Etat du système Avancement (en mol) Quantités de matière en moles Etat initial0 Etat intermédiairex Etat finalxfxf Cu OH - Cu(OH) 2 2, , On introduit dans la deuxième ligne lavancement x … … Et dans la dernière lavancement final x f ! 2, x 5, xx 2, x f 5, x f xfxf

32 Calcul de lavancement final x f Moi, jaime pas les équations !Pour Cu 2+ : 2, – x f = 0 Donc x f = 2, mol Pour OH - : 5, – 2 x f = 0 Donc x f = 2, mol Cu2+ est donc le réactif limitant et x f = 2, mol

33 Etat final On peut maintenant compléter la dernière ligne ! Equation de la réaction Etat du système Avancement (en mol) Quantités de matière en moles Etat initial0 Etat intermédiairex Etat finalxfxf Cu OH - Cu(OH) 2 2, , , x 5, xx 2, x f 5, x f xfxf = 0= 1, = 2,

34 On peut représenter graphiquement Les quantités en fonction de lavancement Quantités de matière x mol Avancement x mol Fin de la réaction n OH- n Cu2+ n Cu(OH)2

35 Pour aller plus loin ! Déterminons la masse dhydroxyde de cuivre obtenue dans létat final

36 Il faut déterminer la masse molaire de lhydroxyde de cuivre(II) Données en g/mol : M CU = 63,5; M O = 16 et M H = 1 On détermine alors M = 63,5 + 2x16 + 2x1 = 97,5 g/mol Il faut relier masse, quantité de matière et masse molaire. On a donc m = n.M Passons à lapplication numérique : On a alors m = 0,020x97,5 = 1,95 g

37 2. Transformation chimique dun système 2.1. Modélisation de la transformation : réaction chimique e) Applications à des transformations chimiques Création de lalumine : Laluminium Al au contact du dioxygène O 2 de lair se transforme en alumine Al 2 O 3. 1.Ecrire léquation bilan. 2.Construire le tableau davancement. On aimerait connaître le volume de dioxygène nécessaire pour transformer 50g daluminium en alumine. 3.A quelle quantité de matière daluminium cela correspond-il ? 4.Quelle quantité de matière de dioxygène est donc nécessaire ? 5.Quel volume cela représente-t-il ? Données : M Al = 27 g.mol -1 Vm = 24L.mol -1

38 2. Transformation chimique dun système 2.1. Modélisation de la transformation : réaction chimique e) Applications à des transformations chimiques Combustion du méthane Le méthane CH 4 est un gaz présent dans le gaz naturel. En brûlant au contact du dioxygène O 2 de lair, il forme du dioxyde de carbone CO 2 et de leau H 2 O. 1.Ecrire léquation bilan. 2.Construire le tableau davancement. On fait brûler 20 L de méthane, on voudrait calculer la masse de CO 2 produite. 3.A quelle quantité de matière de méthane cela correspond-il ? 4.Quelle quantité de matière de CO 2 est donc produite ? 5.Quelle masse cela représente-t-il ? Données : M C = 12 g.mol -1 M O = 16 g.mol -1 Vm = 24L.mol -1


Télécharger ppt "III. Transformations de la matière. 1. Outils de description dun système 1.1 Introduction a) TP n°9 b) TP n°10 c) Exercice de préparation."

Présentations similaires


Annonces Google