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Document 2 : masse molaire de l’oxygène
Chimie AP : Calculs de quantités de matière 1
èreS
Carte mentale pour les corps purs
I. Bilan rénal
Un bilan rénal qui comprend, entre autres, une analyse d’urine, permet de vérifier la fonction d’épuration des reins.
La recherche de l’urée mais aussi de l’élément potassium permet, en comparant les quantités de matière et les masses à des valeurs de référence, de diagnostiquer une insuffisance rénale.
Quelle relation existe-t-il entre la quantité de matière et la masse correspondante ? Document 1 : La masse molaire
Une mole de carbone contient exactement le même nombre d’atomes qu’une mole de soufre. Cependant, la masse d’un atome de carbone est différente de la masse d’un atome de soufre. Ainsi, une mole de carbone n’a pas la même masse qu’une mole de soufre. On définit la masse molaire atomique, exprimée en g.mol-1, comme
étant la masse d’une mole d’atomes d’un élément. Elle peut être calculée à partir de la masse d’un atome ou relevée dans la classification période. De la même manière, on définit la masse molaire moléculaire comme étant égale à la masse d’une mole de molécules. Elle s’obtient en additionnant les masses molaires atomiques des atomes qui constituent la molécule.
masse m (g)
quantité de matière n (mol)
Volume V (mL) masse molaire
M (g.mol-1)
masse volumique µ (ou ) (g.mL-1) m = n M
m = µ V
V = m n = m µ
M
Document 3 : masses molaires atomiques M(C) = 12,0 g.mol-1 ; M(H) = 1,0 g.mol-1 ; M(O) = 16,0 g.mol-1 ; M(N) = 14,0 g.mol-1
Document 4 : Analyse d’urine réalisée sur 24h Substance Valeurs maximales possibles
Urée 500 mmol
Potassium 4,0 g
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1. Extraire et exploiter des informations
1.1. Comment la masse molaire atomique M(X) d’un élément X est-elle définie ? 1.2. Comment calculer une masse molaire atomique à partir de la masse d’un atome ? 1.3. Pourquoi la masse molaire atomique est-elle différente d’un élément à l’autre ? 2. Utiliser l’outil mathématique
2.1. Connaissant la masse m(CH4N2O) = 9,97 10-23 g d’une molécule d’urée, calculer la masse molaire moléculaire M(CH4N2O) de l’urée.
2.2. Proposer une méthode plus simple de détermination d’une masse molaire moléculaire, à partir des masses molaires atomiques des atomes qui constituent la molécule.
2.3. Vérifier, par le calcul de la masse molaire moléculaire M(urée) de l’urée, que cette méthode est correcte.
2.4. Calculer la masse maximale m(urée) d’urée présente dans une analyse d’urine normale.
2.5. Sachant que M(K) = 39,1 g.mol-1, déterminer la quantité de matière maximale n(K) en potassium présente dans une analyse d’urine normale.
II. Ethanol ou acétone ?
En TP de chimie, deux élèves de seconde n’ont pas bien écouté les consignes de M. Bougaud. Ils savent qu’ils doivent nettoyer la verrerie avec de l’acétone mais sont incapables de se souvenir s’il s’agit de la pissette rouge ou de la pissette orange
Ils savent cependant que :
la masse volumique du solvant de la pissette rouge est supérieure à celle du solvant de la pissette orange ;
250 mL d’acétone contient n(acétone) = 3,41 mol
100 mL d’éthanol contient N(éthanol) = 1,032 1024 molécules d’éthanol ;
La masse molaire moléculaire de l’acétone est M(acétone) = 58,0 g.mol-1 ;
L’éthanol a pour formule brute C2H6O ;
M(C) = 12,0 g.mol-1 ; M(H) = 1,0 g.mol-1 ; M(O) = 16,0 g.mol-1 ;
La constante d’Avogadro est NA = 6,02 1023 mol-1.
L’objectif de l’exercice est d’aider ces deux élèves distraits à retrouver la bonne pissette.
1) Que signifie l’information donnée ci-dessus :
« La masse molaire moléculaire de l’acétone est M(acétone) = 58,0 g.mol-1 » ? 2) Calculer la masse m(acétone) d’acétone correspondant à 250 mL de ce solvant.
3) Définir la masse volumique d’une espèce chimique pure.
4) Déduire de la masse d’acétone la masse volumique µ(acétone) de l’acétone.
5) Calculer la masse molaire M(éthanol) de l’éthanol.
6) Calculer la quantité de matière d’éthanol, n(éthanol) présente dans 100 mL de ce solvant.
7) Calculer alors la masse m(éthanol) correspondante d’éthanol.
8) En déduire la masse volumique de l’éthanol µ(éthanol).
9) Au regard des réponses aux questions 4 et 8, conclure quant au problème posé.
III. Mag 2
Le magnésium permet de lutter contre la nervosité, l’anxiété, les crampes et les troubles légers du sommeil. Dans le « mag2 », le magnésium apparaît sous la forme de carbonate de magnésium (Mg2+ ; CO3
2-). Un comprimé de mag 2 contient 100 mg de «magnésium élément».
Données : M(Mg) = 24,3 g.mol-1 ; M(C) = 12,0 g.mol-1 ; M(O) = 16,0 g.mol-1 1) Quelle quantité de matière d’ions Mg2+ contient un comprimé ?
2) En déduire la masse de carbonate de magnésium contenue dans un comprimé.
