Fiche de révision : Grandeurs molaires et solutions

📋 Plan du Cours

1. Mole et quantité de matière
2. Masses molaires des espèces
3. Masse et quantité de matière
4. Concentrations des solutions aqueuses
5. Prélèvement des espèces chimiques
6. Préparation de solutions étalons
7. Quantité de matière des gaz

📖 1. Mole et quantité de matière

🔑 Notions clés & Définitions

• Mole : Unité de la quantité de matière correspondant à 6,02×10^23 entités identiques, comme des atomes, des molécules ou des ions.

★ À maîtriser

• Le nombre d’Avogadro est noté N_A et vaut 6,02×10^23 mol^-1.

📐 Formule — La quantité de matière et le nombre d’entités sont liés par $n = \frac{N}{N_A}$.

Compléments

• Dans 25 µg de plomb, la quantité de matière calculée est de 1,2×10^-7 mol, correspondant à environ 7,3×10^16 atomes.

💡 Astuce mémo

Une mole est un paquet contenant 6,02×10^23 entités microscopiques.

📖 2. Masses molaires des espèces

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse molaire atomique : Masse d’une mole d’atomes d’un élément et s’exprime en g.mol^-1.
• Masse molaire moléculaire : Masse d’une mole de molécules et se calcule en additionnant les masses molaires atomiques de tous leurs atomes constitutifs.

📝 Points essentiels

• La masse molaire moléculaire du minium Pb3O4 est de 685,6 g.mol^-1, calculée avec 3 atomes de plomb et 4 atomes d’oxygène par molécule.

• La masse molaire moléculaire du paracétamol C8H9NO2 est de 151 g.mol^-1.

💡 Astuce mémo

La masse molaire atomique concerne un élément, tandis que la masse molaire moléculaire additionne les atomes d’une molécule.

📖 3. Masse et quantité de matière

📝 Points essentiels

📐 Formule — La masse, la quantité de matière et la masse molaire sont liées par $n = \frac{m}{M}$.

• Un comprimé contenant 500 mg de paracétamol renferme 3,31×10^-3 mol de paracétamol.

📖 4. Concentrations des solutions aqueuses

🔑 Notions clés & Définitions

• Solution : Mélange liquide homogène obtenu par dissolution d’un soluté dans un solvant.

★ À maîtriser

📐 Formule — La concentration en masse est donnée par $C_m = \frac{m_{soluté}}{V_{solution}}$ et s’exprime en g.L^-1.

📐 Formule — La concentration en quantité de matière est donnée par $C = \frac{n_{soluté}}{V_{solution}}$ et s’exprime en mol.L^-1.

📐 Formule — Les concentrations en masse et en quantité de matière sont reliées par $C_m = C \times M$.

Compléments

• Une solution préparée avec 1,00 g d’éosine dans 500 mL présente une concentration en masse de 2,00 g.L^-1 et une concentration molaire de 3,15×10^-3 mol.L^-1.

💡 Astuce mémo

La concentration en masse s’exprime en g.L^-1, tandis que la concentration molaire s’exprime en mol.L^-1.

📖 5. Prélèvement des espèces chimiques

★ À maîtriser

📐 Formule — La masse volumique est donnée par $\rho = \frac{m}{V}$, avec la masse en grammes et le volume en litres lorsque ρ est exprimée en g.L^-1.

• Pour prélever une quantité de matière donnée, on calcule la masse d’un solide avec la masse molaire, le volume d’un liquide pur avec la masse volumique, ou le volume d’une solution avec la concentration.

Compléments

• Pour la bouteille bleue, 0,010 mol de glucose correspondent à 1,8 g, 2,78 mol d’eau correspondent à 50,0 mL, et 0,050 mol d’hydroxyde de sodium à 1,0 mol.L^-1 correspondent à 50 mL de solution.

💡 Astuce mémo

Solide → masse ; liquide pur → volume par masse volumique ; solution → volume par concentration.

📖 6. Préparation de solutions étalons

★ À maîtriser

• Pour préparer 250 mL d’une solution étalon de chlorure de sodium à 8,8 g.L^-1, il faut prélever 2,2 g de NaCl, dont la masse molaire est 58,5 g.mol^-1.

• Pour préparer la solution étalon de sulfate de cuivre, il faut prélever 10 mL d’une solution mère de concentration en masse 50 g.L^-1.

Compléments

• La préparation de la solution étalon de chlorure de sodium commence par la pesée de la capsule, puis l’ajout de 2,2 g de chlorure de sodium à l’aide d’une spatule.

📖 7. Quantité de matière des gaz

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour un gaz, la quantité de matière est donnée par $n = \frac{V}{V_m}$, où V_m est le volume molaire en L.mol^-1.

• À température et pression identiques, un volume donné de gaz contient la même quantité de matière quelle que soit la nature du gaz.

Compléments

• La quantité de matière de dihydrogène dans le réservoir de la Toyota Mirai est de 2,5×10^3 mol et son volume gazeux calculé est de 60×10^3 L, volume jugé irréaliste pour un réservoir.

• La quantité de matière du gaz formé dans l’expérience vaut 0,0030 mol, aussi bien pour le dihydrogène obtenu à partir de 0,074 g de magnésium que pour le dioxyde de carbone obtenu à partir de 0,25 g d’hydrogénocarbonate de sodium.

💡 Astuce mémo

À volume et conditions identiques, la nature du gaz ne change pas le volume molaire, donc changer de gaz n’augmente pas la quantité stockée.

📊 Tableaux de synthèse

Choisir une méthode de prélèvement