Physique Chimie 2nde Thème : Le sport

Physique Chimie 2nde Thème : Le sport IV - Le sport ___________________________________________________________________________________________________________ 2- Les grandeurs du chimiste C- Exercices d'applications _________________________________________________ Données : Constante d'Avogadro : NA = 6,02.1023 g.mol-1 M(H) = 1 g.mol-1 ; M(C) = 12 g.mol-1 ; M(N) = 14 g.mol-1 ; M(O) = 16 g.mol-1 ; M(S) = 32 g.mol-1 M(Cu) = 63,5 g.mol-1 ; M(Cl) = 35,5 g.mol-1; M(Br) = 79,9 g.mol-1; M(Na) = 23,0 g.mol-1 Exercice n°1 : Nombre d'entités a) Déterminer les quantités de matière correspondant à 6,02.1023 entités et 3,01.1023 entités b) Déterminer le nombre d'entités microscopiques correspondant à 4,5 mol et 4,5 mmol Exercice n°2 : Masse molaire a) Calculer la masse molaire moléculaire du carotène (C40H56) b) Calculer la masse molaire moléculaire de l'érythropoïétine (EPO) de formule C809H1301N229O240S5 Exercice n°3 : Quantité de matière La créatine rend les muscles plus efficaces en effort intense et rapide. Sa vente est légale en France mais sa consommation ne doit pas excéder une masse m = 3,0 g par jour. a) Calculer la masse molaire moléculaire de la créatine (C4H9N3O2) b) En déduire la quantité de matière autorisée quotidiennement. Exercice n°4 : Quantité de matière et concentration Une solution d'éosine est une solution antiseptique et asséchante. Dans un laboratoire pharmaceutique, une solution d'éosine est préparée en introduisant une masse m = 1,0 g de poudre d'éosine dans un volume V = 50,0 mL d'eau distillée. La formule brute de l'éosine est C20H6O5Br4Na2. 1. Déterminer la quantité de matière introduite en éosine 2. Déterminer la concentration massique en éosine dans la solution préparée. 3. Déterminer la concentration molaire de l'éosine dans la solution préparée. Exercice n°5 : Quantité de matière et concentration 1. Quelle est la quantité de matière de soluté dans un volume V = 500 mL d'une solution aqueuse d'éthanol de concentration c = 5,0.10-2 mol.L-1 2. Quelle est la concentration molaire d'une solution obtenue par dissolution de 100 mg de paracétamol dans un verre contenant 200 mL d'eau (on suppose que la dissolution se fait sans variation de volume et Mparacétamol = 151 g.mol-1) 3. On souhaite préparer un volume V = 250,0 mL d'une solution de glucose de concentration c = 2,0.10 -2 mol.L-1. Quelle masse de glucose anhydre faudra-t-il peser ? (Mglucose = 180 g.mol-1) Exercice n°6 : Masse volumique L'éther (C4H10O) autrefois utilisé comme anesthésique général et aujourd'hui très souvent utilisé comme solvant car son point d'ébullition très bas permet une évaporation rapide (?éther = 0,70 kg.L-1) 1. Quelle est la masse d'éther dans un flacon de volume V = 100 mL vendu en pharmacie ? 2. Quelle est la quantité de matière d'éther dans ce flacon ? Exercice n°7 : 6,24 mol 0,55 µmol 3,56 g 0,85 cg 7,38 cm3 0,43 m3 = = = = = = Conversions _________________ _________________ _________________ _________________ _________________ _________________ mmol mol kg hg m3 dm3 0,468 dm3 2,96 mg.mol-1 0,5 g.mmol-1 8,4 kg.m-3 25,8 g.L-1 9,7 g.dm-3 = = = = = = _________________ _________________ _________________ _________________ _________________ _________________ mL g.mol-1 g.mol-1 g.cm-3 g.cm-3 kg.m-3 Physique Chimie 2nde Thème : Le sport IV - Le sport ___________________________________________________________________________________________________________ 2- Les grandeurs du chimiste C- Exercices d'applications _________________________________________________ Données : Constante d'Avogadro : NA = 6,02.1023 g.mol-1 M(H) = 1 g.mol-1 ; M(C) = 12 g.mol-1 ; M(N) = 14 g.mol-1 ; M(O) = 16 g.mol-1 ; M(S) = 32 g.mol-1 M(Cu) = 63,5 g.mol-1 ; M(Cl) = 35,5 g.mol-1; M(Br) = 79,9 g.mol-1; M(Na) = 23,0 g.mol-1 ? Toujours repérer les grandeurs données dans l'énoncé (n, m, M, N, V ...), les grandeurs cherchées et cibler la relation à utiliser en faisant attentions aux unités ! Exercice n°1 : Nombre d'entités a) Déterminer les quantités de matière correspondant à 6,02.1023 entités et 3,01.1023 entités Méthode : ? on cherche des quantités de matière donc n ? on donne le nombre N d'entités n = N / NA (AN) n = 6,02.1023 / 6,02.1023 = 1 mol et n = 3,01.1023 / 6,02.1023 = 0,5 mol (la moitié d'un paquet) b) Déterminer le nombre d'entités microscopiques correspondant à 4,5 mol et 4,5 mmol Méthode : ? on cherche N le nombre d'entités ? on donne n N = n x NA (AN) N = 4,5 x 6,02.1023 = 2,71.1024 entités Exercice n°2 : Masse molaire et N = 4,5.10-3 x 6,02.1023 = 2,71.1021 entités ? Méthode : on cherche M pour une molécule a) Calculer la masse molaire moléculaire du carotène (C40H56) La masse molaire de la molécule de carotène : Mcarotène = 40 x M(C) + 56 x M(H) = 40 x 12 + 56 x 1 = 536 g.mol-1 b) Calculer la masse molaire moléculaire de l'érythropoïétine (EPO) de formule C 809H1301N229O240S5 La masse molaire de la molecule d'EPO est : MEPO = 809 x M(C) + 1301 x M(H) + 229 x M(N) + 240 x M(O) + 5 x M(S) = 809 x 12 + 1301 x 1 + 229 x 14 + 240 x 16 + 5 x 32 = 18215 g.mol -1 = 18,215 kg.mol-1 Exercice n°3 : Quantité de matière La créatine rend les muscles plus efficaces en effort intense et rapide. Sa vente est légale en France mais sa consommation ne doit pas excéder une masse m = 3,0 g par jour. Méthode : ? aux mots clés de l'énoncé ? on donne la masse m de l'échantillon ? on cherche M ? en déduire n a) Calculer la masse molaire moléculaire de la créatine (C4H9N3O2) La masse molaire de la molecule de créatine est : Mcréatine = 4 x M(C) + 9 x M(H) + 3 x M(N) + 2 x M(O) = 4 x 12 + 9 x 1 + 3 x 14 + 2 x 16 = 131 g.mol-1 b) En déduire la quantité de matière autorisée quotidiennement. n=m/M (AN) n = 3,0 / 131 = 0,023 mol = 2,3.10-2 mol Physique Chimie 2nde Thème : Le sport ___________________________________________________________________________________________________________ Exercice n°4 : Quantité de matière et concentration Une solution d'éosine est une solution antiseptique et asséchante. Dans un laboratoire pharmaceutique, une solution d'éosine est préparée en introduisant une masse m = 1,0 g de poudre d'éosine dans un volume V = 50,0 mL d'eau distillée. La formule brute de l'éosine est C20H6O5Br4Na2. 1. Déterminer la quantité de matière introduite en éosine La quantité de matière n de l'échantillon introduite en éosine peut s'écrire : n = ou n=cxV Méthode : ? aux mots clés de l'énoncé ? on donne la masse m de l'échantillon ? on donne le volume V de la solution ? on donne une formule brute or la concentration n'est pas donnée dans l'énoncé, mais on peut déterminer M à partir de la formule brute de la molécule La masse molaire de la molécule d'éosine est : Méosine = 20 x M(C) + 6 x M(H) + 5 x M(O) + 4 x M(Br) + 2 x M(Na) = 20 x 12 + 6 x 1 + 5 x 16 + 4 x 79,9 + 2 x 23,0 = 691,6 g.mol -1 Donc : n = 1,0 / 691,6 ? 1,4.10-3 mol 2. Déterminer la concentration massique en éosine dans la solution préparée. La concentration massique est donnée par la relation suivante : cm = ? aux unités Donc la concentration massique est : cm = 1,0 / 50.10-3 = 20,0 g.L-1 3. Déterminer la concentration molaire de l'éosine dans la solution préparée. La quantité de matière contenue dans une solution de concentration c peut s'écrire : n n = c x V donc c = avec la quantité de matière en «mol» et le volume en «L». Donc la concentration est : c = 1,4.10-3 / 50.10-3 = 0,028 = 2,8.10-2 mol.L-1 Exercice n°5 : Quantité de matière et concentration 1. Quelle est la quantité de matière de soluté dans un volume V = 500 mL d'une solution aqueuse d'éthanol de concentration c = 5,0.10-2 mol.L-1 La quantité de matière contenue dans une solution de concentration c peut s'écrire : n = c x V (AN) : n = c = 5,0.10-2 x 500.10-3 = 0,025 mol 2. Quelle est la concentration molaire d'une solution obtenue par dissolution de 100 mg de paracétamol dans un verre contenant 200 mL d'eau (on suppose que la dissolution se fait sans variation de volume et Mparacétamol = 151 g.mol-1) n = c x V donc c = n / V or il faut déterminer n avec la relation : n = m / M (AN) : n = 100.10-3 / 151 = 6,62.10-4 mol et c = 6,62.10-4 / 200.10-3 = 3,31.10-3 mol.L-1 3. On souhaite préparer un volume V = 250,0 mL d'une solution de glucose de concentration c = 2,0.10 -2 mol.L-1. Quelle masse de glucose anhydre faudra-t-il peser ? (Mglucose = 180 g.mol-1) n = c x V et n = m / M on peut donc écrire la relation m/M = c x V d'où m = c x V x M (AN) : m = 2,0.10-2 x 250.10-3 x 180 = 0,9 g Exercice n°6 : Masse volumique L'éther (C4H10O) autrefois utilisé comme anesthésique général et aujourd'hui très souvent utilisé comme solvant car son point d'ébullition très bas permet une évaporation rapide ( ?éther = 0,70 kg.L-1) 1. Quelle est la masse d'éther dans un flacon de volume V = 100 mL vendu en pharmacie ? La masse volumique est donnée par la relation suivante : ? = m/V donc m = ? x V ? aux unités de la masse volumique (AN) : m = 0,7 x 100.10-3 = 0,07 kg = 70 g 2. Quelle est la quantité de matière d'éther dans ce flacon ? La quantité de matière n peut s'écrire : n = La masse molaire de la molecule d'éther est : Méosine = 4 x M(C) + 10 x M(H) + 1 x M(O) = 4 x 12 + 10 x 1 + 1 x 16 = 74 g.mol-1 Donc : n = 70 / 74 ? 9,4.10-1 mol Physique Chimie 2nde Thème : Le sport ___________________________________________________________________________________________________________ Exercice n°7 : 6,24 mol 0,55 µmol 3,56 g 0,85 cg 7,38 cm3 0,43 m3 = = = = = = Conversions 6,24.103 0,55.10-6 = 5,5.10-7 3,56.10-3 0,85.10-4= 8,5.10-5 7,38.10-6 0,43.103= 4,3.102 mmol mol kg hg m3 dm3 0,468 dm3 2,96 mg.mol-1 0,5 g.mmol-1 8,4 kg.m-3 25,8 g.L-1 9,7 g.dm-3 = = = = = = 0,468.103 = 4,68.102 2,96.10-3 0,5.103 8,4.103/106 = 8,4.10-3 25,8.103 = 2,58.104 9,7.10-3/10-3 = 9,7 mL g.mol-1 g.mol-1 g.cm-3 g.cm-3 kg.m-3