Exercices: Calculs quantitatifs dans la vie quotidienne
Calculer la composition centésimale de l'eau, $\text{H}2\text{O}$ (masses atomiques : $\text{H} = 1\ \text{u}$ ; $\text{O} = 16\ \text{u}$). Vérifier que les deux…
Calculer la composition centésimale de l'eau, $\text{H}_2\text{O}$ (masses atomiques : $\text{H} = 1\ \text{u}$ ; $\text{O} = 16\ \text{u}$). Vérifier que les deux pourcentages ont pour somme $100\ \%$.
Le dioxyde de carbone émis par les voitures est le principal gaz à effet de serre. Calculer le pourcentage en masse de carbone et d'oxygène dans le $\text{CO}2$ (masses…
Le dioxyde de carbone émis par les voitures est le principal gaz à effet de serre. Calculer le pourcentage en masse de carbone et d'oxygène dans le $\text{CO}_2$ (masses atomiques : $\text{C} = 12\ \text{u}$ ; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
L'ammoniac, $\text{NH}3$, est la matière première de l'industrie des engrais azotés. Calculer son pourcentage en masse d'azote (masses atomiques :…
L'ammoniac, $\text{NH}_3$, est la matière première de l'industrie des engrais azotés. Calculer son pourcentage en masse d'azote (masses atomiques : $\text{N} = 14\ \text{u}$ ; $\text{H} = 1\ \text{u}$).
Un sac d'engrais d'un entrepôt agricole porte l'étiquette « NPK $15$-$15$-$15$ », qui indique $15\ \%$ en masse d'azote, $15\ \%$ d'oxyde de phosphore(V) et $15\ \%$…
Un sac d'engrais d'un entrepôt agricole porte l'étiquette « NPK $15$-$15$-$15$ », qui indique $15\ \%$ en masse d'azote, $15\ \%$ d'oxyde de phosphore(V) et $15\ \%$ d'oxyde de potassium.
- a) Expliquer ce que signifient les trois nombres de l'étiquette.
- b) Si le sac contient $20\ \text{kg}$ d'engrais, combien de kilogrammes de chaque nutriment apporte-t-il ?
Le glucose a pour formule moléculaire $\text{C}6\text{H}{12}\text{O}6$. a) Quelle est sa formule empirique ? Expliquer quelle information donne chacune des deux…
Le glucose a pour formule moléculaire $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$.
- a) Quelle est sa formule empirique ? Expliquer quelle information donne chacune des deux formules.
- b) Donner un exemple de composé dont la formule empirique et la formule moléculaire coïncident et justifier pourquoi.
Un minerai de fer arrive à l'aciérie avec une teneur de $80\ \%$ en oxyde de fer(III). a) Combien de kilogrammes d'oxyde de fer(III) y a-t-il dans $50\ \text{kg}$ de…
Un minerai de fer arrive à l'aciérie avec une teneur de $80\ \%$ en oxyde de fer(III).
- a) Combien de kilogrammes d'oxyde de fer(III) y a-t-il dans $50\ \text{kg}$ de minerai ?
- b) À quoi correspondent les $20\ \%$ restants ?
Le marbre des plans de travail est du carbonate de calcium, $\text{CaCO}3$. Calculer sa composition centésimale (masses atomiques : $\text{Ca} = 40\ \text{u}$ ;…
Le marbre des plans de travail est du carbonate de calcium, $\text{CaCO}_3$. Calculer sa composition centésimale (masses atomiques : $\text{Ca} = 40\ \text{u}$ ; $\text{C} = 12\ \text{u}$ ; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
Le sel de cuisine est du chlorure de sodium, $\text{NaCl}$. Calculer le pourcentage en masse de sodium et de chlore (masses atomiques : $\text{Na} = 23\ \text{u}$ ;…
Le sel de cuisine est du chlorure de sodium, $\text{NaCl}$. Calculer le pourcentage en masse de sodium et de chlore (masses atomiques : $\text{Na} = 23\ \text{u}$ ; $\text{Cl} = 35,5\ \text{u}$). Les nutritionnistes mettent en garde contre le sodium du sel : expliquer, à l'aide de vos résultats, pourquoi $5\ \text{g}$ de sel ne correspondent pas à $5\ \text{g}$ de sodium.
Un réservoir contient $90\ \text{g}$ d'eau. Sachant que la composition centésimale de l'eau est de $11,1\ \%$ d'hydrogène et $88,9\ \%$ d'oxygène, comme le résume la…
Un réservoir contient $90\ \text{g}$ d'eau. Sachant que la composition centésimale de l'eau est de $11,1\ \%$ d'hydrogène et $88,9\ \%$ d'oxygène, comme le résume la barre :
- a) Combien de grammes d'hydrogène et combien de grammes d'oxygène le réservoir contient-il ?
- b) Vérifier que les deux masses calculées ont pour somme la masse totale de l'eau.
L'urée, $\text{CO}(\text{NH}2)2$, est l'engrais azoté le plus utilisé au monde (masses atomiques : $\text{C} = 12\ \text{u}$ ; $\text{O} = 16\ \text{u}$ ;…
L'urée, $\text{CO}(\text{NH}_2)_2$, est l'engrais azoté le plus utilisé au monde (masses atomiques : $\text{C} = 12\ \text{u}$ ; $\text{O} = 16\ \text{u}$ ; $\text{N} = 14\ \text{u}$ ; $\text{H} = 1\ \text{u}$).
- a) Calculer sa masse molaire et son pourcentage en masse d'azote.
- b) Combien de kilogrammes d'azote un sac de $25\ \text{kg}$ d'urée apporte-t-il ?
L'analyse d'un produit hydratant de laboratoire montre une composition centésimale de $40,0\ \%$ de carbone, $6,7\ \%$ d'hydrogène et $53,3\ \%$ d'oxygène (masses…
L'analyse d'un produit hydratant de laboratoire montre une composition centésimale de $40,0\ \%$ de carbone, $6,7\ \%$ d'hydrogène et $53,3\ \%$ d'oxygène (masses atomiques : $\text{C} = 12\ \text{u}$ ; $\text{H} = 1\ \text{u}$ ; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
- a) Calculer les quantités de matière de chaque élément présentes dans $100\ \text{g}$ de composé.
- b) En déduire sa formule empirique.
Un hydrocarbure gazeux a une composition centésimale de $85,7\ \%$ de carbone et $14,3\ \%$ d'hydrogène, et sa masse molaire est $42\ \text{g/mol}$ (masses atomiques :…
Un hydrocarbure gazeux a une composition centésimale de $85,7\ \%$ de carbone et $14,3\ \%$ d'hydrogène, et sa masse molaire est $42\ \text{g/mol}$ (masses atomiques : $\text{C} = 12\ \text{u}$ ; $\text{H} = 1\ \text{u}$).
- a) Déterminer sa formule empirique.
- b) Déterminer sa formule moléculaire. Quelle donnée supplémentaire a-t-il fallu par rapport à la question précédente ?
Une mine fournit un minerai de fer d'une teneur de $80\ \%$ en oxyde de fer(III), $\text{Fe}2\text{O}3$ (masses atomiques : $\text{Fe} = 56\ \text{u}$ ;…
Une mine fournit un minerai de fer d'une teneur de $80\ \%$ en oxyde de fer(III), $\text{Fe}_2\text{O}_3$ (masses atomiques : $\text{Fe} = 56\ \text{u}$ ; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
- a) Calculer le pourcentage en masse de fer dans l'oxyde pur.
- b) Combien de kilogrammes de fer peut-on obtenir, au maximum, à partir d'une tonne ($1\,000\ \text{kg}$) de ce minerai ?
Le sulfate de cuivre(II) pentahydraté, $\text{CuSO}4 \cdot 5\ \text{H}2\text{O}$, est le sel bleu utilisé en travaux pratiques de cristallisation. Sa masse molaire est…
Le sulfate de cuivre(II) pentahydraté, $\text{CuSO}_4 \cdot 5\ \text{H}_2\text{O}$, est le sel bleu utilisé en travaux pratiques de cristallisation. Sa masse molaire est $249,5\ \text{g/mol}$ et celle de l'eau, $18\ \text{g/mol}$. La figure montre ce que signifie « pentahydraté » :
- a) Calculer le pourcentage en masse d'eau de cristallisation dans le sel hydraté.
- b) Si l'on chauffe $50\ \text{g}$ du sel bleu jusqu'à déshydratation complète, quelle masse d'eau se dégage ?
Un agriculteur achète de l'engrais NPK $15$-$15$-$15$ en sacs de $40\ \text{kg}$. a) Combien de kilogrammes d'azote chaque sac contient-il ? b) Si sa parcelle nécessite…
Un agriculteur achète de l'engrais NPK $15$-$15$-$15$ en sacs de $40\ \text{kg}$.
- a) Combien de kilogrammes d'azote chaque sac contient-il ?
- b) Si sa parcelle nécessite un apport de $12\ \text{kg}$ d'azote, combien de sacs doit-il épandre ? Combien de kilogrammes d'oxyde de phosphore(V) et d'oxyde de potassium apportera-t-il par la même occasion ?
Le nitrate de sodium, $\text{NaNO}3$, connu sous le nom de « nitrate du Chili », a été l'un des premiers engrais azotés commerciaux, d'origine minérale (masses atomiques…
Le nitrate de sodium, $\text{NaNO}_3$, connu sous le nom de « nitrate du Chili », a été l'un des premiers engrais azotés commerciaux, d'origine minérale (masses atomiques : $\text{Na} = 23\ \text{u}$ ; $\text{N} = 14\ \text{u}$ ; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
- a) Calculer son pourcentage en masse d'azote.
- b) Combien de kilogrammes d'azote un sac de $40\ \text{kg}$ apporte-t-il ?
Un hydrocarbure liquide présent dans l'essence a une composition centésimale de $85,7\ \%$ de carbone et $14,3\ \%$ d'hydrogène, et sa masse molaire est…
Un hydrocarbure liquide présent dans l'essence a une composition centésimale de $85,7\ \%$ de carbone et $14,3\ \%$ d'hydrogène, et sa masse molaire est $70\ \text{g/mol}$ (masses atomiques : $\text{C} = 12\ \text{u}$ ; $\text{H} = 1\ \text{u}$).
- a) Déterminer sa formule empirique et la masse molaire de cette formule empirique.
- b) Déterminer sa formule moléculaire et vérifier qu'elle est cohérente avec la masse molaire donnée.
- c) Expliquer pourquoi l'analyse centésimale seule ne permet jamais de distinguer deux composés ayant la même formule empirique.
La vitamine C (acide ascorbique) des compléments alimentaires a une composition centésimale de $40,9\ \%$ de carbone, $4,5\ \%$ d'hydrogène et $54,5\ \%$ d'oxygène, et…
La vitamine C (acide ascorbique) des compléments alimentaires a une composition centésimale de $40,9\ \%$ de carbone, $4,5\ \%$ d'hydrogène et $54,5\ \%$ d'oxygène, et sa masse molaire est $176\ \text{g/mol}$ (masses atomiques : $\text{C} = 12\ \text{u}$ ; $\text{H} = 1\ \text{u}$ ; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
- a) Déterminer sa formule empirique. Indice : si les rapports molaires ne sont pas entiers, les multiplier tous par un même nombre jusqu'à obtenir des entiers simples.
- b) Déterminer sa formule moléculaire.
- c) Un comprimé contient $500\ \text{mg}$ de vitamine C : de combien de moles de vitamine C s'agit-il ? Exprimer le résultat avec trois chiffres significatifs.
Une aciérie peut acheter deux minerais de fer. Le minerai A est de l'hématite d'une teneur de $80\ \%$ en $\text{Fe}2\text{O}3$ ; le minerai B est de la magnétite d'une…
Une aciérie peut acheter deux minerais de fer. Le minerai A est de l'hématite d'une teneur de $80\ \%$ en $\text{Fe}_2\text{O}_3$ ; le minerai B est de la magnétite d'une teneur de $75\ \%$ en $\text{Fe}_3\text{O}_4$ (masses atomiques : $\text{Fe} = 56\ \text{u}$ ; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
- a) Calculer le pourcentage de fer dans chacun des deux oxydes purs.
- b) Calculer combien de kilogrammes de fer on obtient à partir d'une tonne de chaque minerai.
- c) Si les deux minerais coûtent le même prix à la tonne, lequel faut-il acheter ? Justifier la décision avec les calculs précédents.
Lors d'une analyse par combustion, on brûle complètement $4,4\ \text{g}$ d'un hydrocarbure et l'on recueille $13,2\ \text{g}$ de dioxyde de carbone et $7,2\ \text{g}$…
Lors d'une analyse par combustion, on brûle complètement $4,4\ \text{g}$ d'un hydrocarbure et l'on recueille $13,2\ \text{g}$ de dioxyde de carbone et $7,2\ \text{g}$ d'eau (masses atomiques : $\text{C} = 12\ \text{u}$ ; $\text{H} = 1\ \text{u}$ ; $\text{O} = 16\ \text{u}$ ; masses molaires : $\text{CO}_2 = 44\ \text{g/mol}$ ; $\text{H}_2\text{O} = 18\ \text{g/mol}$). Le schéma résume l'analyse :
- a) Calculer la masse de carbone contenue dans le $\text{CO}_2$ recueilli et la masse d'hydrogène contenue dans l'eau recueillie. Vérifier que leur somme est $4,4\ \text{g}$ : quelle loi pondérale justifie cette vérification ?
- b) Déterminer la formule empirique de l'hydrocarbure.
- c) Sachant que les $4,4\ \text{g}$ brûlés correspondaient à $0,1\ \text{mol}$ de substance, déterminer sa formule moléculaire.
Un technicien agricole doit apporter $46\ \text{kg}$ d'azote à un champ et hésite entre deux engrais : de l'urée à $46\ \%$ d'azote, en sacs de $25\ \text{kg}$ à…
Un technicien agricole doit apporter $46\ \text{kg}$ d'azote à un champ et hésite entre deux engrais : de l'urée à $46\ \%$ d'azote, en sacs de $25\ \text{kg}$ à $25\ \text{€}$ le sac, ou du nitrate d'ammonium à $34\ \%$ d'azote, en sacs de $25\ \text{kg}$ à $20\ \text{€}$ le sac.
- a) Calculer combien de kilogrammes de chaque engrais sont nécessaires pour apporter les $46\ \text{kg}$ d'azote.
- b) Sachant que l'on ne peut acheter que des sacs entiers, calculer combien de sacs de chaque type il faut acheter.
- c) Laquelle des deux options revient le moins cher ? Le justifier en calculant le coût total de chacune.
L'analyse d'une roche rougeâtre d'une carrière montre que l'oxyde de fer qu'elle contient a une composition centésimale de $70,0\ \%$ de fer et $30,0\ \%$ d'oxygène…
L'analyse d'une roche rougeâtre d'une carrière montre que l'oxyde de fer qu'elle contient a une composition centésimale de $70,0\ \%$ de fer et $30,0\ \%$ d'oxygène (masses atomiques : $\text{Fe} = 56\ \text{u}$ ; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
- a) Déterminer la formule empirique de l'oxyde à partir des pourcentages.
- b) Calculer le pourcentage de fer des trois oxydes connus, $\text{FeO}$, $\text{Fe}_2\text{O}_3$ et $\text{Fe}_3\text{O}_4$, et vérifier qu'un seul correspond à l'analyse.
- c) Pourquoi l'analyse centésimale ne peut-elle pas distinguer $\text{Fe}_2\text{O}_3$ pur d'un mélange d'oxydes donnant la même proportion globale ? Indiquer quel autre test vous feriez.
Un échantillon de $4,0\ \text{g}$ d'un produit d'entretien très corrosif contient $2,3\ \text{g}$ de sodium, $1,6\ \text{g}$ d'oxygène et $0,1\ \text{g}$ d'hydrogène…
Un échantillon de $4,0\ \text{g}$ d'un produit d'entretien très corrosif contient $2,3\ \text{g}$ de sodium, $1,6\ \text{g}$ d'oxygène et $0,1\ \text{g}$ d'hydrogène (masses atomiques : $\text{Na} = 23\ \text{u}$ ; $\text{O} = 16\ \text{u}$ ; $\text{H} = 1\ \text{u}$).
- a) Vérifier que les trois masses partielles ont pour somme la masse totale de l'échantillon et interpréter cette vérification avec la loi de conservation de la masse.
- b) Déterminer la formule empirique du composé.
- c) Sa masse molaire mesurée est $40\ \text{g/mol}$ : la formule empirique et la formule moléculaire coïncident-elles dans ce cas ? De quelle substance s'agit-il ?
Un gaz vendu en bouteilles pour la cuisine a une masse volumique de $1,96\ \text{g/L}$ dans les conditions normales (volume molaire dans ces conditions :…
Un gaz vendu en bouteilles pour la cuisine a une masse volumique de $1,96\ \text{g/L}$ dans les conditions normales (volume molaire dans ces conditions : $22,4\ \text{L/mol}$) et une composition centésimale de $81,8\ \%$ de carbone et $18,2\ \%$ d'hydrogène (masses atomiques : $\text{C} = 12\ \text{u}$ ; $\text{H} = 1\ \text{u}$).
- a) Calculer sa masse molaire à partir de la masse volumique et du volume molaire.
- b) Déterminer sa formule empirique.
- c) Déterminer sa formule moléculaire et identifier de quel gaz il s'agit.
Défi du thème. Votre cuisine respecte-t-elle les lois pondérales ? Vous allez vérifier expérimentalement la stœchiométrie de la réaction entre le bicarbonate de sodium…
Défi du thème. Votre cuisine respecte-t-elle les lois pondérales ? Vous allez vérifier expérimentalement la stœchiométrie de la réaction entre le bicarbonate de sodium ($NaHCO_3$) et le vinaigre blanc du commerce ($CH_3COOH$, acidité de $5\,\%$ m/v).
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Recueil des données : avec une balance de cuisine de précision ($\pm 0,1\text{ g}$), verser $50,0\text{ mL}$ de vinaigre dans trois verres identiques. Ajouter respectivement $2,0\text{ g}$, $4,0\text{ g}$ et $6,0\text{ g}$ de bicarbonate. Déterminer la masse totale avant et après la fin de l'effervescence afin de trouver la masse de $CO_2$ dégagée ($\pm 0,2\text{ g}$).
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Traitement et graphique : élaborer un tableau avec vos données et leurs incertitudes. Représenter graphiquement la masse de $CO_2$ en fonction de celle de $NaHCO_3$ et vérifier si la loi de Proust est mise en évidence par l'apparition d'un réactif limitant.
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Calculs du quotidien : consulter le prix d'un paquet de bicarbonate sur le site d'un supermarché et calculer le coût réel en euros par mole de $CO_2$ obtenue. Déterminer aussi le rendement en pourcentage par rapport à la valeur stœchiométrique théorique.
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Compte rendu final : rédiger un bref compte rendu comportant le tableau, le graphique, les calculs quantitatifs et la discussion critique des pertes de masse.
Seront évalués :
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La rigueur dans la prise de mesures, la propagation des incertitudes et la qualité graphique.
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L'exactitude des relations stœchiométriques et l'utilisation des lois pondérales.
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La cohérence de l'analyse du rendement et la résolution du coût économique réel.