Volume molaire des gaz

[Noémie 2nd]

Bonjour,
Pour m'entraîner avant le dst du chapitre"Quantité de matière et concentrations" je suis allée sur le site www.web-scineces.com.

Voici une des questions :

Quel est le volume occupé par 0,80 mol de dioxygène dans les conditions normales de température et de pression?

Et sa réponse :

Dans les conditions normales de températures et de pression, une mole de gaz parfait occupe une volume Vo=22,4L et n moles de gaz parfait occupent un volume V=n.Vo. Si l'on considère le dioxygène comme un gaz parfait, on peut écrire:

V(O2) = n(O2).Vo
V(O2) = 0,80.22,4
V(O2) = 17,9 L.

Je n'ai pas compris la réponse, la formule ne figure pas dans mon cours. Pourriez-vous m'expliquer s'il vous plaît?

[SoS(1)]

Bonjour,

C'est une très bonne initiative.

L'expérience montre que dans certaines conditions, un certain nombre de gaz vont se comporter de la même manière et vont suivre les mêmes lois. Les gaz parfaits sont ainsi tous les gaz qui, selon certaines conditions expérimentales, vont répondre aux lois propres aux gaz parfaits.

Parmi les relation auxquelles répondent les gaz parfaits, il en est une qui mentionne qu'une mole de gaz parfait occupe un volume, appelé volume molaire. Le volume molaire correspond au volume qu'occupe 1 mole de gaz parfait. Quel que soit ce gaz, ce volume molaire est le même, du moment que la pression et la température du gaz sont les mêmes d'un gaz à l'autre.

Par exemple, le volume molaire Vo pour une pression P = 1013hPa et température T = 0°C, ce volume est 22,4L/mol. Si la température est T = 20 °C, Vo = 24Lmol.

Regardez l'unité du volume molaire : L/mol... Cela signifie bien que cela correspond au volume occupé par 1 mol de gaz.

1 mol de gaz occupe un volume Vo
2 mol de gaz occupe donc un volume 2*Vo
3 mol de gaz occupe donc un volume 3*Vo
n mol de gaz occupe donc un volume n*Vo

Le volume V de n mole de gaz est donc égal à n*Vo

V = n*Vo

Voici donc l'origine de la relation dont il est question dans votre exercice.

Avez vous compris ?

[Noémie 2nd]

Oui, mille remerciements. Mon dst s'est tès bien passé, et même si je n'ai pas eu de question sur le volume molaire des gaz, je suis contente (et reconnaissante) d'avoir compris.

En revanche, existe-t-il un site de référence où s'entraîner, en interaction, à faire des exercices autour des équations de réactions chimiques et l'ajustement des nombres stoechiométriques?

Et, deuxièmement, j'ai apperçu la formule n=ρxV/M développée en n=dxρeauxV/M .
Que symbolise le d (ma première idée a été la distance, mais ce n'est pas très cohérent)?

Merci, pour la précédente réponse et d'avance,

Noémie

[SoS(1)]

Bravo pour les bonnes sensations que vous avez eues pour ce devoir.

Pour répondre à votre deuxième question :

Lorsqu'un échantillon est pur, c'est à dire composé de n mole d'espèces chimiques identiques, si M est la masse d'1 mole de cette espèce chimique, alors vous savez que la masse m de cet échantillon est égale à n x M (puisqu'il contient n mole et que chaque mole a une masse M)

m = n x M

D'autre part, du fait que l'échantillon a un certain volume V, il a donc une masse volumique ρ ( souvent donnée en g/mL en chimie, et plus souvent en kg/m3 en physique, mais peu importe). En voyant l'unité, cela vous rappelle que de toutes façons, la masse volumique est le rapport de la masse de l'échantillon, divisée par son volume :

ρ = m/V

On a donc ρ = m/V = (n x M)/V Soit directement ρ = (n x M)/V (relation A)

Souvent, le fabriquant de l'échantillon ne donne pas sa masse volumique, mais plutôt sa densité, notée "d".
Par définition , d est le rapport de la masse volumique ρ de l'échantillon sur la masse volumique ρ° d'un corps de référence

d = ρ / ρ°

Si l'échantillon est un liquide ou un solide, le corps de référence est l'eau ρ° = ρeau

d = ρ / ρeau d'où ρ = d x ρeau (relation B)

Reprenons alors la relation A, et remplaçons la passe volumique ρ par (d x ρeau) (relation B)

On obtient d x ρeau = (n x M)/V

Cette dernière relation vous permet alors d'exprimer le nombre de mole d'une espèce chimique (liquide ou solide) de masse molaire M de densité d contenu qui occupe un volume V.

Dites moi si tout cela est clair.

Concernant la première question, à savoir un site qui regrouperait des exercices pour vous entraîner, il me semble que le lien suivant peut convenir :

http://www.academie-en-ligne.fr/Lycee/R ... XE=AL7SP20

Avez vous d'autres questions ?

[Noémie 2nd]

Oui, vos exposés sont d'une clarté remarquable et me sont d'une grande d'aide. Aussi je vous remercie par avance pour vos réponses aux suivantes questions, qui finiront de disperser un brouillard épais :

1) Si je comprends que pour un échantillon liquide le corps de référence soit l'eau, je ne comprends pas comment ce peut être le même corps de référence pour un échantillon à l'état solide (ci-dessous la formulation exacte).

Si l'échantillon est un liquide ou un solide, le corps de référence est l'eau ρ° = ρeau

2) Quel est le corps de référence pour un gaz? Un gaz rare?

3) Et de même avec la formule

On obtient d x ρeau = (n x M)/V

Je ne comprends pas que l'on puisse en obtenir le nombre de moles d'une espèce chimique.

Merci encore,

Noémie

[Noémie 2nd]

Ps : Merci pour le lien.

J'ai déjà travaillé avec le CNED, mais j'ai toujours rencontré quelques problèmes pour trouver la correction des exercices (contrairement à celle des activités).

Noémie

[SoS(1)]

Que la substance soit liquide ou solide, si elle est plus dense que l'eau, elle coule. L'eau peut donc servir de référence en termes de densité, aussi bien pour les liquides ou que pour les solides.

On donne les densités d suivantes :

liège (solide) 0,2
cuivre (solide) 8,92
cyclohexane (liquide) 0,78
mercure (liquide) 13,6

Comme d = ρ / ρeau donc ρ = d x ρeau, cela signifie que

la masse volumique du liège est égale 0,2 fois celle de l'eau (flotte)
la masse volumique du cuivre est égale 8,92 fois celle de l'eau (coule)
la masse volumique du cyclohexane est égale 0,78 fois celle de l'eau (flotte)
la masse volumique du mercure est égale 13,6 fois celle de l'eau (coule)

Le fait de choisir le même corps de référence pour les liquides et les solides est justement intéressant car cela permet de compare facilement leur masses volumiques. Si on donnait une densité des liquides par rapport à l'eau, et la densité des solides par rapport à un solide de référence, il faudrait faire des calculs pour comparer leurs masses volumiques. Et d'autre part, si on associe le terme "densité" à "ça a tendance à flotter ou à couler", alors il serait mal venu de choisir un e solide comme référence de la densité, car rien ne coule dans un solide. Mais cet argument est peut-être plus anecdotique.

Par contre, si l'échantillon étudié est un gaz, le corps de référence est l'air, dans des conditions standard de pression et de température. Dans de telles conditions, la masse volumique de l'air est ρair = 1,2 kg /m3.

Enfin, pour la formule :

d x ρeau = (n x M)/V donne : n = ( d x ρeau x V ) / M

(étape intermédiaire : d x ρeau x V = n x M )

Cela complète t-il les réponses précédentes ?

[Noémie 2nd]

Oui, merci. Je crois n'avoir plus de questions.
Merci pour les réponses apportées et pour leur rapidité, c'est une grande aide que ce site.
Bonne soirée, et encore tous mes remerciements,
Noémie

[SoS(1)]

Merci pour vos commentaires, et à bientôt sur ce site.