Quantité de matière ; combustion du sodium ; conversions de concentration.

On considère 1,0 t = 1,0 103 kg = 1,0 106 g de résidus contenant uniquement de la silice SiO2 et du carbone. On donne les amsses atomiques molaire ( g/mol) : Si : 28,1 ; O : 16,0 ; C : 12,0. Hypothèse n°1 : la masse de carbone est égale à celle de silice ( m = 5,0 105 g) Masse molaire de la silice MSiO2 = 28,1+2*16,0 = 60,1 g/mol Quantité de matière de silice : nSi = m / MSiO2 =5,0 105 / 60,1 =8,3 103 mol. Quantité de matière de carbone : nC = m / MC =5,0 105 / 12,0 =4,2 104 mol. Hypothèse n°2 : la quantité de matière ( en mol ) de carbone est égale à celle de silice ( on note n cette quantité de matière) Masse de silice (g) = quantité de matière (mol) * masse molaire de la silice ( g/mol) mC = n MC =12,0 n Masse de carbone (g) = quantité de matière de carbone (mol) fois masse molaire du carbone ( g/mol) Masse de silice + masse de carbone = 1,0 106 g. 60,1 n + 12,0 n = 1,0 106 72,1 n = 1,0 106 ; n = 1,387 104 mol. Masse de silice (g) =1,387 104 *60,1 =8,3 105 g = 0,83 t. Masse de carbone (g) =1,387 104 *12 =1,7 105 g = 0,17 t. 1,0 t de ces résidus brulent dans un four ; la silice reste intact mais le carbone conduit au dioxyde de carbone ( gaz). La masse finale du résidu étant 130 kg, la masse initiale de silice était 130 kg et la masse initiale de carbone était m = 1000-130 = 870 kg = 8,7 105 g. Combustion du sodium dans le dioxygène. 4Na(s) + O2(g) = 2Na2O(s).  Une masse m = 2,31 g de sodium brûle dans n = 0,10 mol de dioxygène. Tableau d'évolution du système. Quantité de matière initiale de sodium ( M = 23,1 g/mol) : nNa = m/MNa = 2,31 / 23,1 = 0,10 mol avancement (mol) 4Na(s) + O2(g) = 2Na2O(s) initial 0 0,10 0,10 0 en cours x 0,10-4x 0,10-4 x 2x fin xmax 0,10-4xmax 0,10-xmax 2xmax Hypothèse n°1 : le sodium est en défaut : 0,10-4xmax ; xmax = 0,10/4 =0,0250 mol Hypothèse n°2 : le dioxygène est en défaut : 0,10-xmax ; xmax = 0,10 mol On retient la plus petite valeur xmax = 0,025 mol Composition finale ( mol) du système. avancement (mol) 4Na(s) + O2(g) = 2Na2O(s) fin xmax 0,10-4xmax 0,10-2xmax 2xmax 0,10 0 0,10-0,05 = 0,050 0,05 Masse d'oxyde de sodium : MNa2O = 23,1*2+16 =62,2 g/mol m = nNa2O MNa2O =0,05 *62,2 =3,1 g.   Conversion de concentrations. Exprimer en mmol /dm3 ( mmol /L) les concentrations suivantes : On donne les masses atomiques molaires C : 12 ; H : 1 ; O = 16 ; N : 14 ; Na : 23 ; Cl : 35,5g/mol 5 mg mL-1 ; glucose C6H12O6. Masse molaire du glucose : M = 12*6 + 12 + 6*16 = 180 g/mol Quantité de matière n = m / M ; ici 5 mg dans 1 mL correspond à m = 5 g dans  1 L. n = 5 /180 = 0,0278 mol. Concentration C = n /V  avec ici V = 1 L : C = 0,0278 mol/L =27,8 mmol/L. 29 kg m-3 ; urée  N2H4CO. Masse molaire de l'urée : M = 14*2+ 4+12 + 16 = 60 g/mol Quantité de matière n = m / M ; ici 29 kg dans 1000 L correspond à m = 29 g dans  1 L. n =29 /60 = 0,0278 mol. Concentration C = n /V  avec ici V = 1 L : C = 0,483 mol/L =483 mmol/L.  9 g dm-3 ; chlorure de sodium NaCl. Masse molaire de NaCl : M = 23+35,5= 58,5 g/mol Quantité de matière n = m / M ; ici 9 g dans 1 L. n =9 /58,5 = 0,154 mol. Concentration C = n /V  avec ici V = 1 L : C = 0,154 mol/L =154 mmol/L. 60 µg µL-1 ; albumine 69000 g/mol. Masse molaire de l'albumine : M = 69 000 g/mol Quantité de matière n = m / M ; ici 60 µg dans 1 µ L correspond à m = 60 g dans  1 L. n =60 /69000 =8,70 10-4 mol. Concentration C = n /V  avec ici V = 1 L : C = 8,70 10-4 mol/L =0,870 mmol/L.     Préparation d'une solution étalon  de chlorure de sodium. Dissoudre 1,170 g  de somide pur ( naCl) dans 500 mL d'eau distillée en utilisant une fiole jaugée. Concentration massique du chlorure de sodium ( soluté) : t = m / V  avec  ici V = 0,500 L t = 1,171/0,500 =2,34 g /L. Concentration molaire du chlorure de sodium ( soluté) : masse molaire NaCl : M = 23+35,5 = 58,5 g/mol Quantité de matière n = m / M avec  m = 2,34 g dans 1 L. n = 2,34/58,5 =4,00 10-2 mol dans 1 L C = n/V = 4,00 10-2 mol /L. Quelle masse de chlorure de sodium pur et anhydre faut-il peser pour préparer  200 mL de solution telle que la concentration en ion sodium soit 50,0 mmol/L ? Quantité de matière n = CV avec C = 50 mmol/L = 0,0500 mol/L et V = 0,200 L. n = 0,0500*0,200 =0,0100 mol masse m = n M avec M = 58,5 g/mol m = 0,01000*58,5 = 0,585 g. Etalonnage indirect d'une solution d'acide sulfurique. Il faut verser Vb =15,20 mL d'une solution  d'hydroxyde de sodium ( NaOH) de concentration molaire Cb = 0,1480 mol/L pour neutraliser V=10 mL d'une solution d'acide sulfurique H2SO4 de concentration inconnue C. Calculer C. Quantité de matière d'hydroxyde de sodium : n = CbVb =0,1480*15,20 10-3 =2,2496 10-3 mol Quantité de matière d'acide : CV = C*0,010 = 0,010 C mol. Equation  de la réaction : H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 +2H2O. Une mole d'acide réagit avec deux mol d'hydroxyde de sodium. 0,01 C mol d'acide réagit avec 2*0,01 C = 0,02 mol d'hydroxyde de sodium : 0,02 C = 2,2496 10-3  ; C = 2,2496 10-3  / 0,02 =0,1125 ~ 0,11 mol/L.

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