On étudie la réaction entre le fer et une solution d'acide chlorhydrique (\ce{H3O+}_{(\text{aq})} + \ce{Cl-}_{(\text{aq})}) :
{\ce{Fe_{(s)} +2\ H_3O^+_{(aq)} \longrightarrow Fe^{2+}_{(aq)} + H_{2(g)} +2\ H_2O_{(l)}}}
La quantité de matière initiale en fer est {n_{(\text{Fe})}=2{,}00.10^{-2}\ \text{mol}}. On dispose d'une solution d'acide chlorhydrique de concentration {\text{C}=1{,}00.10^{-1}\text{ mol.L}^{-1}}.
Quels sont la masse de fer m_{(\text{Fe})} et le volume d'acide chlorhydrique V nécessaires ?
Donnée :
La masse molaire du fer est M_{(\text{Fe})}=55{,}8\text{ g.mol}^{-1}.
1. Calcul de la masse du solide :
On connaît la relation entre la quantité de matière, la masse et la masse molaire d'une entité chimique :
n_{\text{(mol)}}=\dfrac{m_{(\text{g})}}{M_{(\text{g.mol}^{-1})}}
On en déduit l'expression de la masse :
m=n \times M
Dans le cas présent, on a :
m_\text{(Fe)}=n_\text{(Fe)} \times M_\text{(Fe)}
D'où l'application numérique :
m_\text{(Fe)}=2{,}00.10^{-2} \times 55{,}8\\\\m_\text{(Fe)}=1{,}12\text{ g}
2. Calcul du volume du liquide :
D'après l'équation de réaction, on a la relation entre les quantités de matière :
\dfrac{n_\text{(Fe)}}{1}=\dfrac{n_{(\ce{H3O+})}}{2}
On en déduit l'expression :
n_{(\ce{H3O+})}=2 \times n_{(\text{Fe})}
On connaît la relation liant la quantité de matière à la concentration et au volume d'une solution :
C_{(\text{mol.L}^{-1})}=\dfrac{n_{(\ce{H3O+})_{(\text{mol})}}}{V_{(\text{L})}}
On en déduit donc l'expression pour le volume de la solution :
V=\dfrac{n_{(\ce{H3O+})}}{C}
En combinant les relations, on obtient :
V=\dfrac{2 \times n_{(\ce{Fe})}}{C}
D'où l'application numérique :
V=\dfrac{2 \times 2{,}00.10^{-2}}{1{,}00.10^{-1}}
V=4{,}00.10^{-1}\text{ L}
La masse et le volume nécessaires sont donc :
- m_{(\ce{Fe})}=1{,}12\text{ g}
- V=4{,}00.10^{-1}\text{ L}
On étudie la réaction entre le carbonate de calcium (calcaire) et une solution d'acide acétique (vinaigre blanc) (\ce{H3O+}_{\text{(aq)}} + \ce{C_2H_3O}^-_{3(\text{aq})}) :
\ce{CaCO}_{3(\text{s})}+2\ \ce{H_3O}^+{_{(\text{aq})}} \longrightarrow \ce{Ca}^{2+}_{(\text{aq})} + \ce{CO}_{2(\text{g})} + 3\ \ce{H_2O}_{(\text{l})}
La quantité de matière initiale en carbonate de calcium est n_\ce{(CaCO_3)}=1{,}93.10^{-2}\text{ mol}. On dispose d'une solution d'acide acétique de concentration C=4{,}00.10^{-2}\text{ mol.L}^{-1}.
Quels sont la masse de carbonate de calcium m_{\ce{(CaCO_3})}} et le volume d'acide acétique V nécessaires ?
Donnée :
La masse molaire du carbonate de calcium est M_{\ce{(CaCO_3)}}=100\text{ g.mol}^{-1}.
1. Calcul de la masse du solide :
On connaît la relation entre la quantité de matière, la masse et la masse molaire d'une entité chimique :
n_{\text{(mol)}}=\dfrac{m_{(\text{g})}}{M_{(\text{g.mol}^{-1})}}
On en déduit l'expression de la masse :
m=n \times M
Dans le cas présent, on a :
m_{\ce{(CaCO_3)}}=n_{\ce{(CaCO_3)}} \times M_{\ce{(CaCO_3)}}
D'où l'application numérique :
m_{\ce{(CaCO_3)}}=1{,}93.10^{-2} \times 100\\\\m_{\ce{(CaCO_3)}}=1{,}93\text{ g}
2. Calcul du volume du liquide :
D'après l'équation de réaction, on a la relation entre les quantités de matière :
\dfrac{n_{\ce{(CaCO_3)}}}{1}=\dfrac{n_{\ce{(H_3O^+)}}}{2}
On en déduit l'expression :
n_{\ce{(H_3O^+)}}=2 \times n_{\ce{(CaCO_3)}}
On connaît la relation liant la quantité de matière à la concentration et au volume d'une solution :
C_{(\text{mol.L}^{-1})}=\dfrac{n{_{\ce{(H_3O^+)}}}_{(\text{mol})}}{V_{(\text{L})}}
On en déduit donc l'expression pour le volume de la solution :
V=\dfrac{n_{\ce{(H_3O^+)}}}{C}
En combinant les relations, on obtient :
V=\dfrac{2 \times n_{\ce{(CaCO_3)}}}{C}
D'où l'application numérique :
V=\dfrac{2 \times 1{,}93.10^{-2}}{4{,}00.10^{-2}}
V=9{,}65.10^{-1}\text{ L}
La masse et le volume nécessaires sont donc :
- m_{\ce{(CaCO_3)}}=1{,}93\text{ g}
- V=9{,}65.10^{-1}\text{ L}
On étudie la réaction entre l'aluminium et une solution d'acide chlorhydrique (\ce{H3O+_{(aq)}} + \ce{Cl-}_{(\text{aq})}) :
\ce{Al}_{(\text{s})}+3\ \ce{H_3O^+}_{(\text{aq})} \longrightarrow \ce{Al}^{3+}_{(\text{aq})} + \dfrac{3}{2}\ \ce{H}_{2(\text{g})} +3\ \ce{H_2O}_{(\text{l})}
La quantité de matière initiale en aluminium est n_{\ce{(Al)}}=1{,}57.10^{-2}\text{ mol}. On dispose d'une solution d'acide chlorhydrique de concentration C=2{,}50.10^{-1}\text{ mol.L}^{-1}.
Quels sont la masse d'aluminium m_{\ce{(Al)}} et le volume d'acide chlorhydrique V nécessaires ?
Donnée :
La masse molaire de l'aluminium est M_{\ce{(Al)}}=27{,}0\text{ g.mol}^{-1}.
1. Calcul de la masse du solide :
On connaît la relation entre la quantité de matière, la masse et la masse molaire d'une entité chimique :
n_{\text{(mol)}}=\dfrac{m_{(\text{g})}}{M_{(\text{g.mol}^{-1})}}
On en déduit l'expression de la masse :
m=n \times M
Dans le cas présent, on a :
m_{\ce{(Al)}}=n_{\ce{(Al)}} \times M_{\ce{(Al)}}
D'où l'application numérique :
m_{\ce{(Al)}}=1{,}57.10^{-2} \times 27{,}0\\\\m_{\ce{(Al)}}=4{,}24.10^{-1}\text{ g}
2. Calcul du volume du liquide :
D'après l'équation de réaction, on a la relation entre les quantités de matière :
\dfrac{n_{\ce{(Al)}}}{1}=\dfrac{n_{\ce{(H_3O^+)}}}{3}
On en déduit l'expression :
n_{\ce{(H_3O^+)}}=3 \times n_{\ce{(Al)}}
On connaît la relation liant la quantité de matière à la concentration et au volume d'une solution :
C_{(\text{mol.L}^{-1})}=\dfrac{n{_{\ce{(H_3O^+)}}}_{(\text{mol})}}{V_{(\text{L})}}
On en déduit donc l'expression pour le volume de la solution :
V=\dfrac{n_{\ce{(H_3O^+)}}}{C}
En combinant les relations, on obtient :
V=\dfrac{3 \times n_{\ce{(Al)}}}{C}
D'où l'application numérique :
V=\dfrac{3 \times 1{,}57.10^{-2}}{2{,}50.10^{-1}}
V=1{,}88.10^{-1}\text{ L}
La masse et le volume nécessaires sont donc :
- m_{\ce{(Al)}}=4{,}24.10^{-1}\text{ g}
- V=1{,}88.10^{-1}\text{ L}
On étudie la réaction entre l'acide citrique solide et une solution de bicarbonate de sodium (\ce{Na+_{(aq)}} + {\ce{HCO}^-_{3(\text{aq})}}) :
\ce{C_6H_8O_{7(s)} +3\ HCO^{-}_{3(aq)} \longrightarrow C_6H_5O_{7(aq)}^{3-} + 3\ CO_{2(g)} + 3\ H_2O_{(l)}}
La quantité de matière initiale en acide citrique est n_{\ce{(C_6H_8O_7)}}=2{,}60.10^{-1}\text{ mol}. On dispose d'une solution de bicarbonate de sodium de concentration C=5{,}00.10^{-1}\text{ mol.L}^{-1}.
Quels sont la masse d'acide citrique m_{\ce{(C_6H_8O_7)}} et le volume de solution de bicarbonate de soude V nécessaires ?
Donnée :
La masse molaire de l'acide citrique est M_{\ce{(C_6H_8O_7)}}=192\text{ g.mol}^{-1}.
1. Calcul de la masse du solide :
On connaît la relation entre la quantité de matière, la masse et la masse molaire d'une entité chimique :
n_{\text{(mol)}}=\dfrac{m_{(\text{g})}}{M_{(\text{g.mol}^{-1})}}
On en déduit l'expression de la masse :
m=n \times M
Dans le cas présent, on a :
m_{\ce{(C_6H_8O_7)}}=n_{\ce{(C_6H_8O_7)}} \times M_{\ce{(C_6H_8O_7)}}
D'où l'application numérique :
m_{\ce{(C_6H_8O_7)}}=2{,}60.10^{-1} \times 192\\\\m_{\ce{(C_6H_8O_7)}}=49{,}9\text{ g}
2. Calcul du volume du liquide :
D'après l'équation de réaction, on a la relation entre les quantités de matière :
\dfrac{n_{\ce{(C_6H_8O_7)}}}{1}=\dfrac{n_{\ce{(HCO_3^{-})}}}{3}
On en déduit l'expression :
n_{\ce{(HCO_3^{-})}}=3 \times n_{\ce{(C_6H_8O_7)}}
On connaît la relation liant la quantité de matière à la concentration et au volume d'une solution :
C_{(\text{mol.L}^{-1})}=\dfrac{n{_{\ce{(HCO_3^{-})}}}_{(\text{mol})}}{V_{(\text{L})}}
On en déduit donc l'expression pour le volume de la solution :
V=\dfrac{n_{\ce{(HCO_3^{-})}}}{C}
En combinant les relations, on obtient :
V=\dfrac{3 \times n_{\ce{(C_6H_8O_7)}}}{C}
D'où l'application numérique :
V=\dfrac{3 \times 2{,}60.10^{-1}}{5{,}00.10^{-1}}
V=1{,}56\text{ L}
La masse et le volume nécessaires sont donc :
- m_{\ce{(C_6H_8O_7)}}=49{,}9\text{ g}
- V=1{,}56\text{ L}
On étudie la réaction entre le zinc et une solution d'acide chlorhydrique (\ce{{H3O+_{(aq)}} + Cl^{-}_{(aq)}}) :
\ce{Zn_{(s)} +2\ H_3O^+_{(aq)} \longrightarrow Zn^{2+}_{(aq)} + H_{2(g)} + 2\ H_2O_{(l)}}
La quantité de matière initiale en zinc est n_{\ce{(Zn)}}=3{,}70.10^{-3}\text{ mol}. On dispose d'une solution d'acide chlorhydrique de concentration C=3{,}00.10^{-2}\text{ mol.L}^{-1}.
Quels sont la masse de zinc m_{\ce{(Zn)}} et le volume d'acide chlorhydrique V nécessaires ?
Donnée :
La masse molaire du zinc est M_{\ce{(Zn)}}=65{,}4\text{ g.mol}^{-1}.
1. Calcul de la masse du solide :
On connaît la relation entre la quantité de matière, la masse et la masse molaire d'une entité chimique :
n_{\text{(mol)}}=\dfrac{m_{(\text{g})}}{M_{(\text{g.mol}^{-1})}}
On en déduit l'expression de la masse :
m=n \times M
Dans le cas présent, on a :
m_{\ce{(Zn)}}=n_{\ce{(Zn)}} \times M_{\ce{(Zn)}}
D'où l'application numérique :
m_{\ce{(Zn)}}=3{,}70.10^{-3} \times 65{,}4\\\\m_{\ce{(Zn)}}=2{,}42.10^{-1}\text{ g}
2. Calcul du volume du liquide :
D'après l'équation de réaction, on a la relation entre les quantités de matière :
\dfrac{n_{\ce{(Zn)}}}{1}=\dfrac{n_{\ce{(H_3O^+)}}}{2}
On en déduit l'expression :
n_{\ce{(H_3O^+)}}=2 \times n_{\ce{(Zn)}}
On connaît la relation liant la quantité de matière à la concentration et au volume d'une solution :
C_{(\text{mol.L}^{-1})}=\dfrac{n{_{\ce{(H_3O^+)}}}_{(\text{mol})}}{V_{(\text{L})}}
On en déduit donc l'expression pour le volume de la solution :
V=\dfrac{n_{\ce{(H_3O^+)}}}{C}
En combinant les relations, on obtient :
V=\dfrac{2 \times n_{\ce{(Zn)}}}{C}
D'où l'application numérique :
V=\dfrac{2 \times 3{,}70.10^{-3}}{3{,}00.10^{-2}}
V=2{,}47.10^{-1}\text{ L}
La masse et le volume nécessaires sont donc :
- m_{\ce{(Zn)}}=2{,}42.10^{-1}\text{ g}
- V=2{,}47.10^{-1}\text{ L}