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Correction du devoir n°1 de Correction du devoir n°1 de Correction du devoir n°1 de
Correction du devoir n°1 de Chimie Chimie Chimie Chimie
C A R Exercice 1
Exercice 1 Exercice 1
Exercice 1 :::: Décomposition de l’hydrogénocarbonate de sodiumDécomposition de l’hydrogénocarbonate de sodiumDécomposition de l’hydrogénocarbonate de sodiumDécomposition de l’hydrogénocarbonate de sodium 1- Masse molaire de NaHCO3 :
MNaHCO3 = MNa + MH + MC + 3×MO
MNaHCO3 = 23,0 + 1,0 + 12,0 + 3×16,0 MNaHCO3 = 84 g.mol-1
2- Calcul de la quantité de matière de réactif : On a :
3 3 3
NaHCO NaHCO NaHCO
M n = m
AN : = =
84 0 , 1
NaHCO3
n 1,2.10-2 mol 3- Définition :
L’avancement d’une réaction chimique est une grandeur notée x, qui s’exprime en mol et qui permet de décrire l’évolution d’un système chimique.
4- Tableau d’avancement :
2 NaHCO3(s) Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)
Etat initial 1,2.10-2 0 0 0
Etat intermédiaire 1,2.10-2 – 2x x x x
Etat final 1,2.10-2 – 2xmax xmax xmax xmax
5- Bilan de matière à l’état final :
A l’état final, la totalité du réactif est consommé, soit : 1,2.10-2 – 2xmax = 0 On en déduit que l’avancement maximal vaut : = − =
2 10 . 2 ,
1 2
xmax 0,6.10-2 mol D’où le bilan de matière à l’état final :
mol x
n n
nNaCO CO HO max 0,6.10 2
2 2 3 2
= −
=
=
=
6- Calcul du volume théorique de CO2 formé à l’état final : 0
, 24 10 . 6 ,
0 2
2
2 2
×
=
×
=
− CO
m CO CO
V
V n V
VCO2 = 1,4.10-1 L
7- Le volume obtenu est inférieur au volume théorique attendu à cause de la solubilité du dioxyde de carbone dans l’eau.
En effet, une partie du dioxyde de carbone produit par la réaction se solubilise dans l’eau de la cuve.
Exercice 2 Exercice 2 Exercice 2
Exercice 2 :::: Bouteille de butaneBouteille de butaneBouteille de butaneBouteille de butane
1- Quantité de matière de butane contenu dans la bouteille : 0
, 1 10 0 , 12 4
10 . 15 3
10 4
10 4 10
4 = = × + ×
H C
H C H
C M
n m
10 =
4H
nC 2,6.102 mol
2- Equation d’état des gaz parfaits :
PV = nRT
2 P : pression en Pa
V : volume en m3
n : quantité de matière en mol 3- Calcul de V à P = 1,0.105Pa :
De l’équation d’état des gaz parfaits on tire :
P V = nRT
Avec : n = 2,6.102mol (calculé en 1); P = 1,0.105 Pa ; T = 273 + 20 = 293 K ; R = 8,31 SI
5 2
10 . 0 , 1
293 31 , 8 10 . 6 ,
2 × ×
= V
V = 6,3 m3
4- Calcul de la pression :
De l’équation d’état des gaz parfaits on tire :
V P= nRT
Avec V = 30 L = 30.10-3 m3 ; (les autres données restent inchangées)
3 2
10 . 30
293 31 , 8 10 . 6 , 2
−
×
= × P
P = 2,1.107 Pa
Remarque : cela représente environ 200 fois la pression atmosphérique.
Exercice 3 Exercice 3 Exercice 3
Exercice 3 :::: Production de dihydrogèneProduction de dihydrogèneProduction de dihydrogèneProduction de dihydrogène
1-a) Relation entre la quantité de matière d’un liquide en fonction de ρ, V et M : On sait que :
M n= m et
V
= m ρ
On en déduit que m= ρ×V et donc en remplaçant m par cette expression dans l’expression de n on obtient :
M n= ρ×V
1-b) Quantité d’eau neau contenu dans V2 : D’après la relation précédente on a :
eau eau
eau M
n = ρ ×V2
Soit
0 , 16 0 , 1 2
10 . 20
1000 3
+
×
= × −
neau
neau = 1,1 mol
2- Tableau d’avancement de la réaction :
Ca(s) + 2H2O(l) Ca(OH)2(s) + H2(g)
Etat initial n0 neau 0 0
Etat intermédiaire n0 - x neau – 2x x x
Etat final n0 – xmax neau – 2xmax xmax xmax
3- Masse de calcium m0 pour que la réaction se fasse dans les proportions stoechiométriques : On dit que les réactifs sont introduits dans les proportions stoechiométriques lorsque leurs quantités de matières sont nulles à l’état final.
On en déduit donc que pour que les réactifs soient introduits dans les proportions stoechiométriques il faut que :
0 2 max
max
0 −x =n − x =
n eau
On en déduit donc que
0 2
max
neau
n x = =
R : constante des gaz parfaits T : température en K
3 De plus on sait que : m0 =n0×MCa
On en déduit que : Ca
eau M m = n ×
0 2
AN : 40,1
2 1 , 1
0 = ×
m = 22 g
4- Volume V1 de dihydrogène dégagé : On sait V1 =nH2 ×Vm
Or d’après le tableau d’avancement on déduit que :
max 2
2
eau H
x n
n = =
Donc on a : m
eau V V = n ×
1 2
AN : 24
2 1 , 1
1 = ×
V = 13 L
