Devoir maison Physique : Quantités de matière

Sujet du devoir

Exercice 1 : La cigarette électronique

Les e-liquides sont les liquides « vapotés » dans les cigarettes électroniques.

La formule brute de la nicotine est C10H14N2. Le pourcentage en volume de nicotine est compris entre 0 et

2 %. La masse volumique de la nicotine est ρ = 1,0097 g.mL-1.

Données : Masses molaires atomiques

• MC = 12,0 g.mol-1

• MH = 1,0 g.mol-1

• MN = 14,0 g.mol-1

a) Quel est le volume V de nicotine contenu au maximum dans un flacon de 10 mL?

b) En déduire la masse m, puis la quantité de matière n de nicotine.

c) Calculer la concentration en quantité de matière c de nicotine.

d) La législation impose une concentration en nicotine qui ne doit pas dépasser cmax = 1,23 x 10-4 mol.L-1 .La législation est-elle respectée ici ?

Exercice 2 : L’eau oxygénée

L’eau oxygénée est un antiseptique. Il s’agit d’une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène H2O2(aq).

Une infirmière dispose d’une solution dont le titre est « 100 volumes ».

1) Le titre d’une eau oxygénée est le volume de dioxygène gazeux (mesuré en litres) que peut libérer un

litre d’eau oxygénée.

a) Quel volume de dioxygène VO2 peut libérer un litre de l’eau oxygénée « 100 volumes » ?

b) Dans les conditions où le volume molaire est Vm = 22,4 L.mol-1, calculer la quantité de matière nO2 de dioxygène nécessaire.

2) La quantité de matière de peroxyde d’hydrogène contenue dans la solution est égale au double de la quantité de matière de dioxygène produite.

En déduire la concentration c de l’eau oxygénée.

Exercice 3 : Aquariophilie

Yan possède un aquarium de 300 litres et souhaite y introduire des  Discus (photo ci-contre). Il a lu que ce poisson est sensible à la dureté de l’eau : celle-ci doit être comprise entre 8 et 16 (doc.1). Après analyse de l’eau de l’aquarium, il constate que sa dureté est de 6 (doc.2).

Doc.1 Dureté de l’eau

La dureté de l’eau est proportionnelle à la concentration totale des ions calcium et magnésium. Si une eau a une dureté d’un degré, alors elle contient 10-4 mol.L-1 d’ions calcium et magnésium au total.

Doc.2 Méthode pour augmenter la dureté

Pour modifier la dureté de l’eau, on peut dissoudre un solide : le carbonate de calcium CaCO3(s). Sa dissolution produit des ions calcium Ca2+(aq) et carbonate CO32-(aq). Il faut ensuite ajuster le pH de la solution en utilisant une solution adéquate.

Problématique :

Quelle masse de carbonate de calcium doit dissoudre Yan pour pouvoir accueillir des Discus dans son aquarium ?

Aide n° 1 :

- Faire le lien entre dureté et concentration en ions calcium.

- Identifier les données nécessaires aux calculs.

- Identifier les relations entre : concentration de soluté en solution, quantité de matière de soluté

dissous et masse molaire du soluté.

Aide n° 2 :

- Calculer les concentrations molaires et/ou les quantités de matière de calcium présents avant

traitement.

- Evaluer l’augmentation de la concentration ou de la quantité de matière nécessaires.

Où j'en suis dans mon devoir

Je suis dans une situation ou j'ai essayer et je n'ai vraiment rien compris et ou je ne peut bénéficier de l'aide de personne