Fiche de révision : Quantité de matière et calculs chimiques

📋 Plan du Cours

1. Notation scientifique et chiffres significatifs
2. Précision des résultats de calcul
3. Quantité de matière et mole
4. Masses molaires des entités
5. Quantité de matière d’un solide
6. Quantité de matière d’un liquide
7. Quantité de matière d’un gaz

📖 1. Notation scientifique et chiffres significatifs

🔑 Notions clés & Définitions

• Notation scientifique : s’écrit sous la forme $a \times 10^n$, avec un seul chiffre non nul avant la virgule et $1 \leq a < 10$.
• Chiffres significatifs : sont les chiffres présents dans le nombre a de sa notation scientifique $a \times 10^n$.

📝 Points essentiels

• Les écritures 51,43 g = 5,143 × 10^1 g, 100 mL = 1,00 × 10^2 mL et 0,48 s = 4,8 × 10^-1 s comportent respectivement 4, 3 et 2 chiffres significatifs.

💡 Astuce mémo

Notation scientifique : un seul chiffre non nul avant la virgule, contrairement à 12,36 × 10^8.

📖 2. Précision des résultats de calcul

★ À maîtriser

📌 Pour une multiplication ou une division, le résultat final ne doit pas avoir plus de chiffres significatifs que la donnée qui en comporte le moins, puis il doit être convenablement arrondi.

📌 Pour une addition ou une soustraction, les données doivent être dans la même unité et le résultat final ne doit pas avoir plus de décimales que la donnée qui en comporte le moins.

Compléments

📌 Lors d’un calcul en plusieurs étapes, les résultats intermédiaires ne doivent pas être arrondis, tandis que le résultat final doit comporter le bon nombre de chiffres significatifs.

• Dans l’addition 87,3 + 27,48 = 112,8, le résultat est écrit avec une seule décimale, car 87,3 comporte une décimale et 27,48 en comporte deux.

💡 Astuce mémo

Produit ou quotient → chiffres significatifs ; somme ou différence → décimales.

📖 3. Quantité de matière et mole

🔑 Notions clés & Définitions

• Quantité de matière : est la grandeur utilisée pour dénombrer des entités comme les atomes, les molécules ou les ions et s’exprime en mol.

📝 Points essentiels

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

• La constante d’Avogadro vaut $N_A = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{entités·mol}^{-1}$.

💡 Astuce mémo

Une mole représente un paquet de 6,02 × 10^23 entités.

📖 4. Masses molaires des entités

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse molaire : est la masse d’une mole de cette entité et s’exprime en g.mol^-1.
• Masse molaire moléculaire : est la masse d’une mole de molécules et se calcule à partir des masses molaires atomiques des atomes qui la composent.
• Masse molaire atomique : est la masse d’une mole d’atomes et est donnée dans le tableau périodique des éléments.

📝 Points essentiels

📌 La masse molaire ionique est considérée égale à la masse molaire de l’entité neutre correspondante, comme $M_{Cl^-} \approx M_{Cl}$.

• Pour le carbonate de calcium CaCO3, la masse molaire moléculaire est donnée par $M_{CaCO3} = M_{Ca} + 3 \times M_O$.

💡 Astuce mémo

Masse molaire atomique : atomes ; moléculaire : molécule ; ionique : ion.

📖 5. Quantité de matière d’un solide

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour une espèce chimique solide, la quantité de matière se calcule par $n = \frac{m}{M}$, avec m en g et M en g.mol^-1.

Compléments

• Une lame de zinc de masse 50 g, avec M(Zn) = 65 g.mol^-1, contient environ 0,77 mol de zinc.

💡 Astuce mémo

Solide : masse m → division par M → quantité n.

📖 6. Quantité de matière d’un liquide

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour un liquide pur, la quantité de matière se calcule par $n = \frac{\rho \times V}{M}$, avec ρ en g.mL^-1 et M en g.mol^-1.

Compléments

• Dans 20 mL d’éthanol pur de masse volumique 0,789 g.mL^-1 et de masse molaire 46 g.mol^-1, la quantité de matière vaut environ 0,34 mol.

💡 Astuce mémo

Liquide pur : masse ρV → division par M → quantité n.

📖 7. Quantité de matière d’un gaz

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour un gaz, la quantité de matière se calcule par $n = \frac{V}{V_m}$, avec V en litre et Vm en L.mol^-1.

• Le volume molaire d’un gaz considéré comme parfait vaut environ 24,05 L.mol^-1 à 20 °C sous 1 atmosphère.

Compléments

• Dans 10 L de diazote N2(g) à 20 °C sous 1 atmosphère, avec Vm = 24,05 L.mol^-1, la quantité de matière vaut environ 0,42 mol.

💡 Astuce mémo

Gaz : volume V → division par le volume molaire Vm → quantité n.

📊 Tableaux de synthèse

Formules selon l’état physique