Quantité de matière : exercices de sciences physiques en première – PDF gratuit à télécharger et imprimer

Dire si chaque affirmation est vraie ou fausse, en justifiant.

1. Une mole de molécules d’eau contient autant d’entités qu’une mole d’atomes de fer.
2. La masse molaire s’exprime en g·mol⁻¹.
3. Le volume molaire d’un gaz dépend de la nature du gaz.
4. Lors d’une dilution, la quantité de matière de soluté diminue.
5. Pour calculer C = n ÷ V en mol·L⁻¹, le volume doit être exprimé en litres.

1. Calculer le nombre de molécules d’eau dans un échantillon de quantité de matière n = 0,300 mol.
2. Un échantillon de fer contient N = 3,01 × 10²² atomes. Calculer sa quantité de matière.

Calculer la masse molaire moléculaire de : (a) l’acide sulfurique H₂SO₄ ; (b) l’éthanol C₂H₆O ; (c) le carbonate de calcium CaCO₃ ; (d) le sulfate d’aluminium Al₂(SO₄)₃ (M(Al) = 27,0 g·mol⁻¹).

Calculer la quantité de matière contenue dans : (a) 36,0 g d’eau ; (b) 5,85 g de chlorure de sodium ; (c) 2,50 g de glucose C₆H₁₂O₆.

Calculer la masse à peser pour disposer de : (a) 0,200 mol de saccharose C₁₂H₂₂O₁₁ ; (b) 0,0500 mol de sulfate de cuivre CuSO₄.

Un comprimé contient 500 mg de paracétamol, de formule C₈H₉NO₂.

1. Calculer la masse molaire du paracétamol.
2. En déduire la quantité de matière contenue dans un comprimé.
3. Calculer le nombre de molécules correspondant.

Les gaz sont à 20 °C sous 1 bar (V_m = 24 L·mol⁻¹).

1. Quel volume occupent 0,50 mol de dioxygène ?
2. Quelle quantité de matière de dioxyde de carbone CO₂ y a-t-il dans 6,0 L de ce gaz ?
3. Calculer la masse de ces 6,0 L de CO₂.

La masse volumique d’un gaz est ρ = m ÷ V. L’air a une masse volumique voisine de 1,2 g·L⁻¹ à 20 °C.

1. Montrer que, pour un gaz, ρ = M ÷ V_m.
2. Calculer la masse volumique du méthane CH₄.
3. Un ballon rempli de méthane monte-t-il dans l’air ? Justifier.

On dissout 1,17 g de chlorure de sodium dans une fiole jaugée de 250,0 mL, puis on complète jusqu’au trait de jauge.

1. Calculer la quantité de matière de soluté.
2. Calculer la concentration en quantité de matière C.
3. Calculer la concentration en masse t, puis vérifier la relation t = C × M.

Quelle masse de glucose faut-il peser pour préparer 500,0 mL de solution de concentration C = 0,100 mol·L⁻¹ ? Décrire en trois phrases le mode opératoire.

1. Calculer la concentration en quantité de matière des ions calcium Ca²⁺, en mol·L⁻¹.
2. Même question pour les ions hydrogénocarbonate HCO₃⁻.
3. Quelle quantité d’ions calcium boit-on avec une bouteille de 1,5 L ?

On veut préparer 100,0 mL de solution fille à C_f = 0,100 mol·L⁻¹ à partir de la solution mère de concentration C_m = 1,00 mol·L⁻¹.

1. Calculer le facteur de dilution.
2. Quel volume de solution mère faut-il prélever ?
3. Vérifier que la pipette jaugée du schéma convient, puis décrire la suite du protocole.

On dispose d’une solution mère de concentration C_m = 5,0 × 10⁻² mol·L⁻¹. On veut préparer 50,0 mL d’une solution fille de concentration 2,0 × 10⁻³ mol·L⁻¹.

1. Calculer le facteur de dilution F.
2. En déduire le volume de solution mère à prélever.
3. Quelle verrerie choisir pour le prélèvement : pipette jaugée de 2,0 mL ou éprouvette graduée de 100 mL ? Justifier.

On prélève 20,0 mL d’une solution de permanganate de potassium, que l’on place dans une fiole jaugée de 200,0 mL, puis on complète avec de l’eau distillée. La solution obtenue a pour concentration 1,5 × 10⁻² mol·L⁻¹.

1. Calculer le facteur de dilution.
2. Calculer la concentration de la solution initiale.
3. Calculer la masse de permanganate de potassium KMnO₄ dissoute dans 1,0 L de la solution initiale (M(Mn) = 54,9 g·mol⁻¹).

1. Le graphique est-il en accord avec la relation n = m ÷ M ? Justifier.
2. Déterminer la masse molaire de X à partir du dernier point.
3. X est-il NaCl, KCl ou Na₂CO₃ ? (Calculer les trois masses molaires.)

Les points du graphique sont : (0,5 ; 0,11), (1,0 ; 0,22), (1,5 ; 0,33), (2,0 ; 0,44). Une solution inconnue, diluée 10 fois avant la mesure, a une absorbance A = 0,30.

1. Montrer que A est proportionnelle à C et calculer le coefficient de proportionnalité.
2. Déterminer la concentration de la solution diluée.
3. En déduire la concentration de la solution initiale.

Une bouteille contient 13 kg de butane C₄H₁₀.

1. Calculer la quantité de matière de butane (M(C₄H₁₀) à calculer).
2. Quel volume occuperait ce butane s’il était entièrement gazeux à 20 °C sous 1 bar (V_m = 24 L·mol⁻¹) ? Donner le résultat en m³.

L’air contient environ 20 % de dioxygène en quantité de matière (V_m = 24 L·mol⁻¹).

1. Calculer la quantité de matière d’air contenue dans la seringue.
2. En déduire la quantité de matière de dioxygène.
3. Calculer la masse de dioxygène, en mg.

Une ampoule de sérum physiologique de 5,0 mL est étiquetée « chlorure de sodium, 9,0 g·L⁻¹ ».

1. Calculer la concentration en quantité de matière en NaCl.
2. Calculer la masse de NaCl contenue dans l’ampoule, en mg.
3. Calculer la quantité d’ions sodium Na⁺ présents, puis leur nombre.
4. On dilue 10,0 mL de ce sérum dans une fiole jaugée de 100,0 mL. Quelle est la concentration obtenue ?

On dispose de cristaux de sulfate de cuivre pentahydraté CuSO₄,5H₂O (M = 249,6 g·mol⁻¹), d’une balance précise à 0,01 g, d’une fiole jaugée de 100,0 mL, d’une pipette jaugée de 10,0 mL et d’eau distillée. On veut obtenir 100,0 mL de solution de concentration 1,00 × 10⁻² mol·L⁻¹.

Proposer et justifier un protocole en deux étapes qui limite l’erreur due à la balance, en comparant l’incertitude relative d’une pesée directe et celle de votre protocole.