Les exercices

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Exercice 1 - La constante d'Avogadro

Pour chaque situation suivante, exprimez puis calculez la quantité de matière $n$ ou le nombre d'entités $N$. On rappelle que le nombre d'Avogadro vaut $N_A = 6,022 \times 10^{23}$.

  1. Un cube d'aluminium de côté un centimètre contient $N = 5,0 \times 10^{22} $ atomes d'aluminium.
    Exprimer puis calculer la quantité de matière $n $ d'aluminium contenue dans le cube.
  2. Un ballon de dioxygène contient une quantité de matière $ n = 2,5 \times 10^{-2} $ mol de dioxygène.
    Exprimer puis calculer le nombre de molécules de dioxygène contenues dans le ballon.
  3. Une sphère de cuivre de diamètre deux millimètres contient $ N = 3,0 \times 10^{21} $ atomes de cuivre.
    Exprimer puis calculer la quantité de matière $ n $ de cuivre contenue dans la sphère.
  4. Un comprimé de vitamine C contient une quantité de matière $ n = 1,8 \times 10^{-3} $ mol d'acide ascorbique.
    Exprimer puis calculer le nombre de molécules d'acide ascorbique contenues dans le comprimé.

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Exercice 2 - Masse molaire atomique, ionique et moléculaire

  1. Définir la masse molaire atomique.
  2. Peut-on considérer que la masse molaire ionique est égale à la masse molaire atomique? On pourra prendre l'exemple de l'ion Chlore $Cl^{-}$.
  3. Déterminer les masses molaires moléculaires ou ioniques suivantes:
    1. le méthane $CH_4$
    2. le glucose $C_{6}H_{12}O_6$
    3. l'acide acétique $C_{2}H_{4}O_2$
    4. le nitrate de potassium $KNO_3$
    5. l'ion sulfate $SO_4^{2-}$
    6. l'ion hydronium $H_3O^+$
$Élément$ $H$ $C$ $N$ $O$ $S$ $K$
$M~(g.mol^{-1})$ $1,0$ $12,0$ $14,0$ $16,0$ $32,1$ $39,1$

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Exercice 3 - Relation entre masse et quantité de matière

  1. Un comprimé vitaminé a une masse de 2 g. La vitamine contenue dans le comprimé est l'acide ascorbique $\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_6$.
    1. Calculer la masse molaire de l'acide ascorbique.
    2. En déduire la quantité de matière d'acide ascorbique dans ce comprimé.
  2. Un sirop pour la toux contient du paracétamol $\text{C}_8\text{H}_9\text{NO}_2$. Une dose de 0,05 mol de paracétamol est recommandée.
    1. Calculer la masse molaire du paracétamol.
    2. En déduire la masse de paracétamol contenue dans une dose recommandée de 0,05 mol.
Données: $\text{M(H)}=1,0~g.mol^{-1}$, $\text{M(C)}=12,0~g.mol^{-1}$, $\text{M(N)}=14,0~g.mol^{-1}$, $\text{M(O)}=16,0~g.mol^{-1}$

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Exercice 4 - Préparer une solution fille de sulfate de cuivre

On dispose d'une solution de sulfate de cuivre $(CuSO_4)_{2}$ de concentration $C = 2,0\times 10^{-1} \text{mol} \cdot \text{L}^{-1}$. On souhaite préparer une solution de concentration $C_1 = 5,0\times 10^{-2} \text{mol} \cdot \text{L}^{-2}$.

  1. Calculer le volume de la solution mère à prélever pour préparer 80 mL de solution fille.
  2. Calculer le coefficient de dilution.
  3. Détailler le protocole de dilution et le matériel à utiliser.
  4. Calculer la quantité de matière de $(CuSO_4)_{2}$ présente dans 50 mL de la solution fille.
  5. En déduire la masse de $(CuSO_4)_{2}$ présente dans 150 mL de la solution fille.

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Exercice 5 - Dosage d'une solution de nitrate de fer

On souhaite doser une solution de nitrate de fer (III) $\text{Fe(NO}_3 )_3$. On réalise une gamme de solutions étalons dont les concentrations sont données ci-dessous. On règle le spectrophotomètre sur une longueur d'onde de $430~nm$.

Concentration $(\text{mmol.L}^{-1})$ $0,05$ $0,10$ $0,15$ $0,20$ $0,25$
Absorbance $0,11$ $0,21$ $0,34$ $0,42$ $0,54$
  1. Justifier le réglage sur $430~nm$
  2. Énoncer la loi de Beer-Lambert.
  3. Déterminer l'équation de la droite.
  4. En déduire la concentration d'une solution de nitrate de fer (III) d'absorbance $A_S=0,27$.

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