Masse molaire, balancement d`équations, loi de la conservation de

Date : _______________
Nom : _____________________________________________________
Groupe : _____________
Résultat : ________ / 80
Masse molaire, balancement d’équations,
loi de la conservation de la masse436
Module 3 : Phénomènes ioniques
Objectif terminal 5 : Les réactions chimiques
Partie A : Calcul de la masse molaire moléculaire
Exemple de calcul :
La masse molaire moléculaire est la masse d’une mole de molécules. Ainsi, il faut se référer aux masses
indiquées dans le tableau périodique. Ces masses sont celles d’une mole d’atomes. Ainsi, pour calculer
la masse molaire d’une molécule de propane C3H8, on regarde la masse molaire du carbone, C, qui est
de 12 g et celle de l’hydrogène, H, qui est de 1 g. Puisqu’on a 3 atomes de carbone et 8 d’hydrogène,
on fait le calcul suivant :
(12 g x 3) + (1 g x 8) = 44 g
Réponse : La masse molaire du C3H8 est de 44 g.
Note : Utilise les valeurs de masses atomiques arrondies à l’unité, sauf pour le chlore dont la masse
atomique est arrondie à 35,5. Les valeurs de masses calculées doivent être arrondies au dixième
près.
1.
Donne la masse molaire des molécules suivantes. (1 point par réponse)
________ / 5
a) H2S : __________ g
b) HCl : __________ g
c) CaCl2 : __________ g
d) Mg(OH)2 : __________ g
e) Mg3(PO4)2 : __________ g
Masse molaire, balancement d’équations, loi de la conservation de la masse436
1
Partie B : Calculs des masses des réactifs et des produits
Rappel :
Dans des équations, les coefficients devant les molécules donnent les rapports entre elles. Ainsi, pour
passer d’une molécule à une autre, il faut toujours utiliser les moles et non les masses.
Exemple : Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2
Lorsque 1 mole de Zn est transformée, 2 moles de HCl sont utilisées et produisent une mole de chacun
des produits. Si 5 moles de Zn sont transformées, alors 5 x 2 = 10 moles de HCl sont utilisées et
produisent 5 moles de chacun des produits.
Exemple de calcul :
Si 28 g de Zn sont utilisés, combien de grammes des autres molécules entrent en réaction?
Faisons un tableau de la situation :
Zn
1) 0,43 mole
28 g
+
2 HCl
2) 0,86 mole
5) 31,4 g
→
ZnCl2
3) 0,43 mole
6) 58,5 g
+
H2
4) 0,43 mole
7) 0,9 g
1) Voyons d’abord à combien de moles correspondent 28 g de Zn :
Proportion : 1 mole Zn = 65 g (masse molaire prise dans le tableau périodique)
x mole(s) = 28 g
Résoudre à l’aide du produit croisé : x = 0,43 mole.
2) Pour passer aux autres molécules, il faut utiliser les moles et les coefficients de l’équation. Ainsi,
puisque le rapport entre Zn et HCl est de 1 pour 2, cela signifie qu’il y a 2 fois plus de moles de HCl
que de Zn. Donc, 2 x 0,43 = 0,86 mole.
3) et 4) Les produits de la réaction ont un coefficient identique au Zn et donc un nombre de moles
identique en tout temps.
Pour calculer les masses de chaque composé, nous n’avons qu’à utiliser les masses molaires et faire une
proportion :
5) 0,86 mole HCl = x g
1 mole HCl = 36,5 g
x = 58,5 g
6) et 7) Même méthode que 5).
Truc : Pour vérifier tes calculs, assure-toi que la masse est conservée avant et après la réaction. Dans le
cas qui nous concerne, la masse des réactifs est (28 + 31,4) 59,4 g et la masse des produits est (58,5 +
0,9) 59,4 g. Le principe de conservation de la masse est donc bien respecté.
Masse molaire, balancement d’équations, loi de la conservation de la masse436
2
2.
Lors de la respiration cellulaire, il y a combustion du glucose (C6H12O6). Complète le tableau
qui suit. (0,5 point par réponse)
__________ / 14
C6H12O6
+
6 O2
→
6 CO2
+
6 H2 O
__________ mole(s)
__________ mole(s)
__________ mole(s)
__________ mole(s)
180 g
__________ g
__________ g
__________ g
__________ mole(s)
__________ mole(s)
__________ mole(s)
__________ mole(s)
__________ g
96 g
__________ g
__________ g
__________ mole(s)
__________ mole(s)
__________ mole(s)
__________ mole(s)
__________ g
__________ g
2,2 g
__________ g
__________ mole(s)
__________ mole(s)
__________ mole(s)
0,075 mole
__________ g
__________ g
__________ g
__________ g
Partie C : Problèmes à résoudre
3.
Émanation de dioxyde de soufre
__________ / 5
Le SO2, qui est à l’origine des pluies acides, provient de la combinaison du soufre contenu dans les
combustibles (fuel, charbon) avec l’oxygène de l’air, pendant la combustion. C’est un gaz incolore, très
soluble dans l’eau, qui est généré, entre autres, par les procédés industriels, les centrales électriques
et les transports.
Voici l’équation qui représente cette réaction : S(s) + O2(g) → SO2(g).
a) Quelle est la masse molaire du dioxyde de soufre? (1 point)
Réponse : __________ g
b) Si la combustion du soufre produit 48 g de dioxyde de soufre, quelle était la masse initiale de
soufre? (2 points)
Réponse : __________ g
c) Quelle masse de dioxygène est nécessaire à la combustion de 100 g de soufre? (2 points)
Réponse : __________ g
Masse molaire, balancement d’équations, loi de la conservation de la masse436
3
4.
Oxydation du dioxyde de soufre
__________ / 5
Lorsque le SO2 entre en contact avec l’air, il s’oxyde en présence du dioxygène pour former le trioxyde
de soufre, selon l’équation suivante : 2 SO2(g) + O2(g) → 2 SO3(g).
a) Quelle est la masse molaire du trioxyde de soufre? (1 point)
Réponse : __________ g
b) Combien de moles de SO3 sont produites lorsque 12 g de SO2 s’oxydent? (2 points)
Réponse : __________ mole(s)
c) Quelle est la masse de SO2 utilisée dans la production de 1,25 mole de SO3? (2 points)
Réponse : __________ g
5.
Formation des pluies acides
__________ / 5
À son tour, le trioxyde de soufre réagit avec la vapeur d'eau pour former de l'acide sulfurique (d’où les
pluies acides) selon l’équation suivante : SO3(g) + H2O(g) → H2SO4(l).
a) Quelle est la masse molaire du H2SO4? (1 point)
Réponse : __________ g
b) Quelle est la masse d’acide sulfurique produite si 3 moles de SO3 participent à la réaction?
(2 points)
Réponse : __________ g
c) Quelle masse d’eau est utilisée dans la production de 150 g d’acide sulfurique? (2 points)
Réponse : __________ g
6.
Combustion de l’essence
__________ / 7
Une voiture consomme environ 1 l d’essence (octane : C8H18) pour chaque 10 km parcourus.
a) Équilibre l’équation qui représente la combustion de l’essence. (2 points)
______ C8H18 + ______ O2 → ______ CO2 + ______ H2O
b) Quelle est la masse molaire moléculaire de l’octane? (1 point)
Réponse : __________ g
Masse molaire, balancement d’équations, loi de la conservation de la masse436
4
c) Combien de moles de dioxyde de carbone sont produites par 703 g d’octane? (2 points)
Réponse : __________ mole(s)
d) Quelle masse de dioxygène est utilisée pour cette même consommation d’essence? (2 points)
Réponse : __________ g
7.
Destruction de l’ozone par l’oxyde d’azote
__________ / 7
En l’an 2000, les voitures et camions légers constituaient un peu plus de 20 % des émissions de
composés d’azote (NOx) qui s’avèrent très néfastes pour la couche d’ozone.
a) Équilibre l’équation qui représente la destruction de l’ozone (O3) par un composé d’azote
(NO). (2 points)
______ NO + ______ O3 → ______ NO2 + ______ O2
b) Quelle est la masse molaire de l’ozone? (1 point)
Réponse : __________ g
c) Si 3 000 000 moles de NO atteigne la couche d’ozone, combien de moles de dioxygène seront
produites? (2 points)
Réponse : __________ mole(s)
d) Quelle est la masse d’ozone détruite si, en l’an 2000, nous avons émis 1,4 x 1011 g d’oxyde
d’azote avec l’utilisation de voitures et de camions légers? (2 points)
Réponse : __________ g
8.
Combustion du propane
__________ / 7
Une chaufferette de camping utilise du propane pour fonctionner.
a) Équilibre l’équation qui représente la combustion du propane. (2 points)
______ C3H8(g) + ______ O2(g) → ______ CO2(g) + ______ H2O(g)
b) Quelle est la masse molaire du propane? (1 point)
Réponse : __________ g
c) Sachant qu’une mole de propane a réagi avec le dioxygène, quelle masse de CO2 sera
produite? (2 points)
Réponse : __________ g
Masse molaire, balancement d’équations, loi de la conservation de la masse436
5
d) Quelle masse de propane doit être utilisée pour produire 350 g de H2O? (2 points)
Réponse : __________ g
9.
Décomposition de la craie par l’acide chlorhydrique
__________ / 9
Lorsqu’on place un morceau de craie dans de l'acide chlorhydrique de concentration 0,5 mol/l, la craie
se défait et disparaît en faisant remonter à la surface des bulles de gaz.
a) Équilibre l’équation qui représente la disparition de la craie. (2 points)
______ CaCO3(s) + ______ HCl(aq) → ______ CaCl2(aq) + ______ H2O(l) + ______ CO2(g)
b) Quelle est la masse molaire de la craie? (1 point)
Réponse : __________ g
c) Combien de moles de HCl retrouve-t-on dans 300 ml de la solution acide? (2 points)
Réponse : __________ mole(s)
d) Quelle masse de craie est-il nécessaire d’utiliser pour permettre la réaction complète de
l’acide? (2 points)
Réponse : __________ g
e) Combien de moles de CaCl2 seront alors produites? (2 points)
Réponse : __________ mole(s)
10.
Destruction de l’ozone par les CFC
__________ / 8
Les CFC (chlorofluorocarbones), sont des polluants qui proviennent principalement des industries. Ils
sont présents dans les réfrigérants et les agents « gonflants » de mousses synthétiques isolantes. Il n’y a
pas si longtemps, on en retrouvait dans les bombes aérosols, mais aujourd’hui il n’en est plus ainsi.
Montréal, tout comme d’autres grandes villes du monde, a mis en place des règlements permettant une
réduction considérable dans l’utilisation des CFC. Toutefois, nous n’en sommes pas encore débarrassé
puisqu’ils ont une durée de vie de 50 à 100 ans dans la stratosphère.
a) Équilibre l’équation qui représente la destruction de l’ozone (O3) par un atome de chlore
provenant d’une molécule de CFC. (2 points)
_______ Cl + ______ O3 → ______ ClO + ______ O2
b) Quelle est la masse d’ozone qui sera détruite avec l’arrivée de 1,25 mole de chlore? (2 points)
Réponse : __________ g
Masse molaire, balancement d’équations, loi de la conservation de la masse436
6
c) Quelle masse de dioxygène sera alors produite? (2 points)
Réponse : __________ g
d) Quelle masse de Cl est nécessaire à la destruction de 252 g d’ozone? (2 points)
Réponse : __________ g
11.
Photosynthèse
__________ / 4
Au cours du processus de photosynthèse, les feuilles végétales synthétisent du glucose (C6H12O6(s)) et de
l’oxygène (O2(g)) à partir d’eau (H2O(l)) et de gaz carbonique (CO2(g)).
a) Combien de moles de CO2 sont-elles nécessaires à la formation de 450 g de glucose? (2 points)
Réponse : __________ mole(s)
b) Quelle masse de glucose sera produite si les feuilles créent 1,25 mole de dioxygène? (2 points)
Réponse : __________ g
12.
Électrolyse de l’eau
__________ / 4
Lorsque tu fais l’électrolyse de l’eau, tu récupères le dioxygène et le dihydrogène dans deux
éprouvettes.
a) Après un certain temps, le volume de gaz obtenu dans une éprouvette est de 75 ml de
dioxygène. Sachant que la masse volumique du dioxygène est de 0,00143 g/ml, calcule le
volume d’eau utilisé jusqu’ici. (2 points)
Réponse : __________ ml
b) Si tu fais l’électrolyse de 15 ml d’eau, quel volume de dihydrogène obtiendras-tu? La masse
volumique du dihydrogène est de 0,00009 g/ml. (2 points)
Réponse : __________ ml
Masse molaire, balancement d’équations, loi de la conservation de la masse436
7
Corrigé
Masse molaire, balancement d’équations,
loi de la conservation de la masse436
Module 3 : Phénomènes ioniques
Objectif terminal 5 : Les réactions chimiques
Partie A : Calcul de la masse molaire moléculaire
1.
Donne la masse molaire des molécules suivantes.
d) Mg(OH)2 : 58 g
e) Mg3(PO4)2 : 262 g
a) H2S : 34 g
b) HCl : 36,5 g
c) CaCl2 : 111 g
Partie B : Calculs des masses des réactifs et des produits
2.
Lors de la respiration cellulaire, il y a combustion du glucose (C6H12O6). Complète le tableau
qui suit.
C6H12O6
1 moles
180 g
0,5 moles
90 g
0,0083 moles
1,5 g
0,0125 moles
2,3 g
+
6 O2
6 moles
192 g
3 moles
96 g
0,05 moles
1,6 g
0,075 moles
2,4 g
→
6 CO2
6 moles
264 g
3 moles
132 g
0,05 moles
2,2 g
0,075 moles
3,3 g
+
6 H2 O
6 moles
108 g
3 moles
54 g
0,05 moles
0,9 g
0,075 moles
1,4 g
Partie C : Problèmes à résoudre
3.
Émanation de dioxyde de soufre
a) 64 g
b) 24 g
4.
Oxydation du dioxyde de soufre
a) 80 g
b) 0,1875 moles
5.
c) 27,6 g
Combustion de l’essence
a) 2 C8H18 + 25 O2 → 16 CO2 + 18 H2O
b) 114 g
7.
c) 80 g
Formation des pluies acides
a) 98 g
b) 294 g
6.
c) 100 g
c) 49,3 moles
d) 2466,7 g
Destruction de l’ozone par l’oxyde d’azote
a) 1 NO + 1 O3 → 1 NO2 + 1 O2
b) 48 g
c) 3 000 000 moles
d) 2,2 x 1011 g
Masse molaire, balancement d’équations, loi de la conservation de la masse436 (Corrigé)
1
8.
Combustion du propane
a) 1 C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(g)
b) 44 g
9.
c) 132 g
d) 213,9 g
Décomposition de la craie par l’acide chlorhydrique
a) 1 CaCO3(s) + 2 HCl(aq) → 1 CaCl2(aq) + 1 H2O(l) + 1 CO2(g)
b) 100 g
d) 7,5 g
c) 0,15 moles
e) 0,075 moles
10.
Destruction de l’ozone par les CFC
a) 1 Cl + 1 O3 → 1 ClO + 1 O2
b) 60 g
11.
Photosynthèse
a) 15 moles
12.
c) 40 g
d) 186,4 g
b) 37,5 g
Électrolyse de l’eau
a) 0,12 ml
b) 1,85 x 104 ml
© Chaire CRSNG/Alcan pour les femmes en sciences et génie au Québec
Vous avez le droit de reproduire et de distribuer ce document à des fins strictement éducatives.
Il ne doit cependant pas être intégré à un recueil de textes ou d’exercices ou utilisé à des fins lucratives.
Masse molaire, balancement d’équations, loi de la conservation de la masse436 (Corrigé)
2