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Spécialité Physique-Chimie 1ʳᵉ

Ressources · 1ʳᵉ · Spécialité Physique-Chimie

Fiche de révision : Quantité de matière et concentrations

Masse molaire d’une espèce ; quantité de matière d’un solide, d’un liquide ou d’un mélange (n = m ÷ M) ; volume molaire d’un gaz ; concentration en quantité de matière d’un soluté et lien avec la concentration en masse ; préparer une solution par dissolution ou par dilution.

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benprofparticulier.frSpécialité Physique-Chimie · Première

Quantité de matière et concentrations

Fiche méthode

(Physique-chimie 1re spécialité · Constitution et transformations de la matière · Composition d’un système)

La démarche pour toute question de quantité de matière

1. Je repère l’espèce et sa formule (hydrate compris) et je calcule sa masse molaire M.

2. Je repère la forme de l’échantillon : solide pesé, liquide mesuré en volume, mélange, gaz, solution.

3. Je passe par n : n = m ÷ M, n = V ÷ Vm pour un gaz, n = C × V pour une solution.

4. Je conclus avec l’unité, 3 chiffres significatifs, et je vérifie l’ordre de grandeur.

Le réflexe — Tout passe par la quantité de matière n : on y arrive depuis une masse, un volume de gaz ou une solution, et on en repart vers la grandeur demandée.

Cas 1 · Calculer une masse molaire

Réflexe — je multiplie chaque masse molaire atomique par son indice et j’additionne ; l’eau d’un hydrate compte.

Exemple. Masse molaire de l’acide citrique C₆H₈O₇ (H 1,0 ; C 12,0 ; O 16,0 g·mol⁻¹).

M = 6 × 12,0 + 8 × 1,0 + 7 × 16,0 = 72,0 + 8,0 + 112,0 = 192,0 g·mol⁻¹.

Attention — un indice après une parenthèse multiplie tout son contenu.

Cas 2 · Quantité de matière d’un échantillon

Réflexe — n = m ÷ M, après avoir trouvé la masse de l’espèce (ρ × V, pourcentage × masse).

Exemple. Un comprimé contient 1,00 g d’aspirine C₉H₈O₄ (M = 180,0 g·mol⁻¹). Quantité de matière ?

n = 1,00 ÷ 180,0 ≈ 5,56 × 10⁻³ mol.

Attention — m est la masse de l’espèce seule, pas celle du mélange.

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Cas 3 · Un gaz : le volume molaire

Réflexe — n = V ÷ Vm, V en litres, Vm lu dans l’énoncé.

Exemple. Volume occupé par 0,0500 mol de dioxyde de carbone quand Vm = 24,0 L·mol⁻¹.

V = n × Vm = 0,0500 × 24,0 = 1,20 L.

Attention — Vm dépend de la température et de la pression, et ne sert que pour un gaz.

Cas 4 · Concentration et dissolution

Réflexe — C = n ÷ V, Cm = C × M ; masse à peser : m = C × V × M.

Exemple. Masse de chlorure de sodium (M = 58,5 g·mol⁻¹) pour 100,0 mL de solution à 2,00 × 10⁻² mol·L⁻¹.

n = 2,00 × 10⁻² × 0,1000 = 2,00 × 10⁻³ mol.

m = 2,00 × 10⁻³ × 58,5 = 0,117 g.

Attention — V est le volume de la solution, en litres.

Cas 5 · Préparer une dilution

Réflexe — F = C₀ ÷ C₁, puis V₀ = V₁ ÷ F ; pipette jaugée et fiole jaugée.

Exemple. Préparer 50,0 mL à 3,00 × 10⁻³ mol·L⁻¹ à partir d’une solution à 1,20 × 10⁻² mol·L⁻¹.

F = 1,20 × 10⁻² ÷ (3,00 × 10⁻³) = 4.

V₀ = 50,0 ÷ 4 = 12,5 mL (pipette jaugée de 12,5 mL, ou 10,0 mL + 2,5 mL), fiole de 50,0 mL.

Attention — la solution fille est toujours moins concentrée que la mère.

Les pièges

  • Oublier l’eau d’un hydrate dans la masse molaire du solide pesé.
  • Laisser le volume en mL dans C = n ÷ V.
  • Prendre le volume d’eau versé au lieu du volume de solution.
  • Utiliser Vm pour un liquide, ou 22,4 L·mol⁻¹ à 20 °C.
  • Confondre pourcentage massique et concentration en masse.
  • Diviser au lieu de multiplier par F pour remonter à la solution mère.

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À propos de cette page
La fiche méthode tient en deux pages : une démarche en quatre étapes qui passe toujours par la quantité de matière, puis un exemple corrigé par cas — l’acide citrique, un comprimé d’aspirine, un volume de dioxyde de carbone, une solution de chlorure de sodium à préparer, une dilution au quart — et six pièges, dont l’eau d’un hydrate oubliée.
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