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NOM et Prénom de l’élève :

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COURS DE SCIENCES PHYSIQUES

Classe de 2nd GT

① UNITÉ DE QUANTITÉ DE MATIÈRE : LA MOLE

② MASSE ET QUANTITÉ DE MATIÈRE

③ LA CONCENTRATION MOLAIRE

OBJECTIFS DES ACTIVITÉS

→ Se familiariser avec une nouvelle unité : la mole.

→ Utiliser cette nouvelle unité dans des calculs simples.

→ Savoir calculer une masse molaire moléculaire.

→ Être capable de convertir une quantité de matière exprimée en moles en masse et vice vers cela.

→ Savoir calculer une quantité de matière pour un liquide.

→ Savoir calculer une concentration molaire et une quantité de matière en soluté à partir d’une

concentration molaire.

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Activité

①

1- Activité : de l’échelle atomique à l’échelle humaine

Pour compter des objets, il est plus facile de former des paquets, Ces paquets portent des

noms que vous connaissez bien. Comme la dizaine, la douzaine et la centaine.

On définit « une dizaine » d’entités comme un « paquet »

contenant 10 entités.

1 dizaine de billes correspond à 10 billes

6 dizaines de billes correspond à ………..…….. billes

On définit « une douzaine » d’entités comme un « paquet »

contenant 12 entités.

1 douzaine d’œufs correspond à 12 œufs

3 douzaines d’œufs correspond à ……………..… œufs

On définit « une centaine » d’entités comme un « paquet » contenant

100 entités.

1 centaine de trombones correspond à 100 trombones

2 centaines de trombones correspond à ………………… trombones

Ces « dizaine », « douzaine », « centaine » d’entités permettent de simplifier et de faciliter le

décompte d’entités. Mais à l’échelle microscopique (au niveau des atomes et des molécules)

ces quantités seraient énormes. Il faut donc trouver autre chose.

Les scientifiques ont donc créé une quantité adaptée pour les

atomes ou les molécules. Ce paquet se nomme : la mole.

Ecrire en toute lettre ce nombre : 602 000 000 000 000 000 000 000.

602 000 000 000 000 000 000 000 entités dans 1 mole

Entités

=

Objets

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2- Combien d’entités (objets) dans une mole ?

Les atomes ont une masse extrêmement petite. Pour pouvoir les manipuler facilement, les

chimistes regroupent les atomes par paquets. Ce paquet contenant 602 mille milliards de

milliards d’atomes.

Ce très grand nombre est une constante appelée : constante d’Avogadro.

On définit : Le nombre d’entités par mole est égal à la constante d’Avogadro noté NA.

1 mole d’entités comme un « paquet » contenant NA = 6,02 1023 entités (objets).

Le nombre N d’entités d’un système est proportionnel à sa quantité de matière donc :

Exercice n°1 :

Combien d’atomes de fer sont contenus dans de fer ?

Exercice n°2 :

Combien de moles de cuivre sont présentent dans un sachet

contenant ?

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Activité

②

1- La Masse Molaire Atomique pour les éléments chimiques

Les chimistes ne vont pas compter les atomes ni les molécules, il est plus simple de les peser.

Il va donc avoir une relation de proportionnalité entre la masse et le nombre d’atomes.

Pour chaque paquet d’une mole d’atomes correspondra une masse bien définie. On

l’appelle : Masse molaire atomique.

C’est la masse d’une mole d’atomes d’un élément chimique.

On la note M. Elle s’exprime en gramme par mole. (g/mol ou g.mol-1).

Les masses atomiques de chaque élément est donné dans le tableau périodique des

éléments.

Prendre votre classification périodique. Vous avez dans chaque case d’un élément chimique

la masse molaire atomique exprimée en g.mol-1 ce qui signifie g/mol.

Exemple : M(H) = 1 g/mol M(C) = 12 g/mol

Application: Rechercher la masse atomique des deux éléments suivants :

Masse molaire atomique

Signification

Le fluor (F)

M = …………….. g/mol

Le fer (Fe)

M = ….….…….. g/mol

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2- Masse Molaire Moléculaire pour les molécules

Les atomes s’assemblent pour former des molécules, la masse molaire moléculaire c’est la

masse molaire d’une mole de molécules.

Elle est égale à la somme des masses atomiques des éléments qui compose la

molécule.

On la note aussi M. Elle s’exprime en gramme par mol. (g/mol).

Exemple : Calculer les masses molaires moléculaires des molécules suivantes :

L’eau

H2O

La soude

NaOH

Le butane

C4H10

Le sulfate de Fer

FeSO4

L’éthanol

C2H6O

3- Relation entre la masse et la quantité de matière

La masse d’un échantillon d’une espèce chimique et sa quantité de matière sont des

grandeurs proportionnelles.

Signification d’une grandeur proportionnelle : Lorsque la masse d’un échantillon

augmente, sa quantité de matière augmente aussi. Inversement, lorsque la masse

diminue, sa quantité de matière diminue.

Partons du problème suivant :

Nicolas doit prélever 3 moles d’eau, comment va-t-il s’y prendre ?

Pas de chance pour lui il n’existe aucun appareil qui mesure des quantités de

matière.

Par contre Nicolas peut mesurer des masses car il sait que la masse et la

quantité de matière sont des grandeurs proportionnelles.

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Résolvons le problème :

Nicolas connait la masse d’une mole d’eau. Elle correspond à la masse molaire (M).

Comme il doit peser 3 moles d’eau et chaque paquet pèse 18 grammes :

1 mol 1 mol 1 mol

18 g 18 g 18 g

Donc la masse totale à prélever sera de :

Si l’on reprend le calcul on multiplie la quantité de matière par la

masse de l’eau.

Le calcul de proportion peut se poser de la façon suivante :

De la même manière on peut chercher la quantité de matière à partir d’une

masse.

Nicolas pèse sur une balance 110 g d’eau. Quelle est la quantité de matière

contenue dans cette eau ?

Le calcul de proportion peut se poser de la façon suivante :

4- Conclusion

En vous aidant des calculs précédents : colorier les bonnes réponses :

: Quantité de matière en mole (mol) ; : masse en gramme (g) ; : Masse molaire (g/mol)

Qté de matière (mol) Masse (g)

Qté de matière (mol) Masse (g)

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Cette relation de proportionnalité entre la masse (m) et sa

quantité de matière (n) se traduit par la formule suivante :

5- Applications

Exercice n°1

① En vous aidant du tableau périodique des éléments, trouver la masse

d’une mole de calcium (Ca) ?

② Quelle est la masse ( ) de de calcium ?

③ Quelle est la quantité de matière ( ) contenue dans de calcium.

Exercice n°2

① En vous aidant du tableau périodique des éléments, trouver la masse

d’une mole de lithium (Li) ?

② Quelle est la quantité de matière ( ) contenue dans de ce métal.

③ Quelle est la masse ( ) de de lithium ?

symbole Grandeur Quantité de matière Masse Masse molaire atomique

Unité La mole (mol)

Le gramme (g)

gramme par mole g/mol

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Exercice n°3

① Calculer la masse molaire du fluorure de magnésium (MgF2).

② Calculer la quantité de matière ( ) contenue dans de fluorure de

magnésium.

③ Quelle est la masse ( ) de de fluorure de magnésium ?

Exercice N°4

① Calculer la masse molaire du dioxyde de carbone (CO2).

② Quelle est la masse ( ) de dioxyde de carbone contenue dans ?

③ Quelle est la quantité de matière ( ) contenue dans de dioxyde de carbone.

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6- Quantité de matière pour un liquide

Dans le cas particulier d’un corps pur se présentant sous forme liquide de masse

volumique (), il est parfois plus pratique de mesurer un volume que de peser une masse.

Dans ce cas, la quantité de matière est donnée par la relation :

donc :

alors :

Les unités : en mol ; en gramme par cm3 g/cm3 ou g.cm-3 ;

en gramme par mole g/mol ou g.mol-1.

Application :

L’éthanol a pour formule brute C2H6O.

① Calculer la masse molaire moléculaire de cette molécule.

② Calculer la quantité de matière contenue dans d’éthanol.

③ Calculer le volume d’éthanol à prélever pour de produit.

Donnée :

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Activité

③

1- Définition

La concentration molaire (C) d’une solution est la quantité de

matière exprimée en moles contenue dans un litre de solution.

Unité : La mole par litre.

2- Application

Une solution est préparée en dissolvant 0,18 mol de sulfate de cuivre (CuSO4) dans de l’eau.

Le volume de solution obtenue est égal à 100 mL.

① Calculer sa concentration molaire de cette solution.

② On prélève un échantillon de avec une pipette jaugée.

→ Exprimer la quantité de matière ( ) en fonction de la concentration molaire ( ) et

du volume ( ) de solution.

→ Calculer la quantité de matière contenue dans cette prise d’essais.

symbole

Grandeur Concentration

molaire Quantité de matière

Volume de solution

Unité En mole par Litre

(mol/L) ou (mol.L-1) En mole

(mol) En Litre

(L)