Partie 1: LES GAZ Chapitres 1, 2 & 3

Partie 1: LES GAZChapitres 1, 2 & 3Exercices de révision1) a) Quel est le nom de la propriété d’un gaz qui se dilate indéfiniment?l’ Expansion d’un gazb) Pourquoi un gaz peut-il agir ainsi? Les molécules gazeuses bougentconstamment en ligne droite alors elles repoussent les limites en prenant toutl’espace disponible.2) a) Qu’est-ce que la compression? C’est la propriété que possède un gaz àpouvoir occupé un espace plus petit.b) Pourquoi se produit-elle chez les gaz? La distance entre les molécules gazeusesest très grande à comparer à la grosseur des molécules gazeuses elles-même.Ainsi, on peut réduire cette distance intermoléculaire ce qui a pour effet dediminuer le volume occupé par les molécules gazeuses.3) a) Qu’est-ce que la pression? C’est l,ensemble des collisions qu’ont lesmolécules gazeuses entre elles et avec les parois du contenant.b) Pourquoi se produit-elle chez les gaz? Les molécules gazeuses se déplacentcontinuellement en ligne droite. Elles se frappent constamment entre elles et ellesfrappent constamment les parois du contenant dans lequel elles sont sans perdred’énergie. C’est l’ensemble de ces collisions qui créent la pression.4) Quelle est la variable qui correspond à chacune des caractéristiquesénumérées ci-dessous?a) La vitesse des particules de gaz. la température (T)b) Les collisions entre les particules des gaz. la pression (p)c) L’espace entre les particules de gaz. le volume (V)d) Le nombre de particules de gaz. la quantité de gaz (n)5) Quel instrument de mesure permettrait de mesurer les variables suivantes:a) la température? le thermomètre (il faut convertir les ˚C en K)b) la pression? la baromètre en kPa ou le manomètre en mm de Hgc) le volume? le cylindre gradué ou la seringue ou le ballon en litres (L)d) la quantité de gaz? la balance en grammes (g) (masse du gaz/masse molaire)

6) Faites les conversions des unités de mesure des températures suivantes:a) 50 K = 50 K - 273 = - 223 ˚C b) - 180 ˚C = - 180 ˚C + 273 = 93 Kc) 227 ˚C = 227 ˚C + 273 = 500 K d) 318 K = 318 K - 273 = 45 ˚C7) La pression d’une pièce est de 755 mm de Hg.a) Sur un manomètre ouvert relié à un ballon fermé, on mesure une différence deniveau de + 35 mm de Hg.Quelle est la pression dans le ballon?p = 755 mm de Hg + 35 mm de Hg = 790 mm de Hgb) Sur un manomètre fermé relié à un ballon fermé, on mesure une différence deniveau de + 35 mm de Hg.Quelle est la pression dans le ballon? p = 35 mm de Hg (lecture directe)8) Un ballon de 650 mL contient 0,43 g de méthane (CH4).Quelle quantité de particules de méthane contient le ballon? n = 0,027 molm = 0,43 g MCH4 = MC + 4 x MH = 12,01 g/mol + 4 x 1,01 g/mol = 16,02 g/moln = m / Mn = 0,43 g / 16,02 g/mol = 0,026 841 448 mol9) Dans quel état de la matière retrouverait-on à 25 ˚C, la substance décrite parchacun des énoncés suivants? Pourquoi?a) Une substance ayant un point d’ébullition de 290 ˚C et un point de fusion de18 ˚C. Cette substance serait dans l’état liquide car 25 ˚C est situé entre le pointde fusion (18 ˚C) (où un solide devient un liquide) et le point d’ébullition (290 ˚C)(où un liquide devient un gaz).b) Une substance ayant une masse volumique de 0,001 25 g/mL à 25 ˚C.Cette substance serait dans l’état gazeux car sa masse volumique est très trèspetite (0,001 25 g/mL) ce qui veut dire qu’il y a très peu de matière (masse trèstrès petite) par unité de volume.10) Quel est le classement par ordre croissant de vitesse de diffusion des gazsuivants: CO2, Kr, Ne, C2H6, HCl?Kr < CO2 < HCl < C2H6 < NePlus une substance a une masse molaire élevée, plus sa vitesse est petite.MCO2 = MC + 2 x MO = 12,01 g/mol + 2 x 16,00 g/mol = 44,01 g/molMKr = 84,80 g/molMNe = 20,18 g/molMC2H6 = 2 x MC + 6 x MH = 2 x 12,01 g/mol + 6 x 1,01 g/mol = 30.08 g/molMHCl = MH + MCl = 1,01 g/mol + 35,45 g/mol = 36,46 g/mol

11) Un gaz inconnu diffuse à une vitesse de 420 mL/s dans un appareil àdiffusion où 820 mL/s d’ammoniac (NH3) diffusent dans le même temps.Quelle est la masse molaire du gaz inconnu? Minc = 64,9 g/molvinc = 420 mL/sMNH3= MN + 3 x MH=14,01 g/mol + 3 x 1,01 g/mol=17,02 g/molvNH3 = 820 mL/s vNH3 = √ Minc => 820 mL/s = √ Mincvinc √ MNH3 420 mL/s √ 17,02 g/molMinc = (820 mL/s / 420 mL/s) 2 x 17,02 g/mol = 64,876 689 34 g/mol12) 10,0 ml de dioxyde de soufre prennent 50 minutes pour diffuser par uneouverture. On fait passer le même volume d’hélium par cette ouverture.Combien de temps prendra l’hélium pour passer? tHe = 13 minV = 10,0 mL MSO2= MS + 2 x MO=32,07 g/mol + 2 x 16,00 g/mol = 64,07 g/moltSO2 = 50 min vHe = √ MSO2 => vHe = √ 64,07 g/mol = 4MHe = 4,00 g/mol vSO2 √ MHe vSO2 √ 4,00 g/molvHe = 4 x vSO2 => vHe = vSO2 / 4 = 50 min / 4 = 12,5 min13) Dans un appareil à diffusion, les molécules gazeuses de dioxyde d’azote (NO2)se diffusent à une vitesse de 250 mL/s. On remplace le dioxyde d’azote par duméthane (CH4).Quelle sera la vitesse de diffusion du méthane? vCH4 = 423 mL/svNO2 = 250 mL/s MNO2= MN + 2 x MO=14,01 g/mol + 2 x 16,00 g/mol = 46,01 g/molMCH4= MC + 4 x MH=12,01 g/mol + 4 x 1,01 g/mol = 16,05 g/molvCH4 = √ MNO2 => vCH4 = √ 46,01 g/molvNO2 √ MCH4 250 mL/s √ 16,05 g/molvCH4 = (√ 46,01 / √ 16,05) x 250 mL/s = 423,280 836 6 mL/s14) Soit 4 ballons identiques, remplis de gaz différents, dans les conditionssuivantes: - ballon A: du néon à 25 ˚C à 100 kPa- ballon B: de l’argon à 25 ˚C à 100 kPa- ballon C: de l’argon à 100 ˚C à 200 kPa- ballon D: de l’argon à 100 ˚C à 150 kPaa) Dans quel(s) ballon(s), l’énergie cinétique moyenne des particules de gaz estellela plus élevée? Pourquoi? Dans les ballons C et D parce que ce sont ces 2ballons qui ont la température est la plus élevée (100 ˚C).b) Dans quel(s) ballon(s), la vitesse moyenne des particules de gaz est-elle lamoins élevée? Pourquoi? Dans les ballons A et B parce que ce sont ces 2 ballonsqui ont la température est la moins élevée (25 ˚C).c) Dans quel(s) ballon(s), y a-t-il le plus de collisions entre les particules de gaz etles parois du contenant? Pourquoi? Dans le ballon C parce que c’est le ballon quia la pression la plus élevée (200 kPa).

15) Entre le dihydrogène gazeux et le dioxygène gazeux, quel gaz se diffuse leplus rapidement? Combien de fois plus rapide? C’est le dihydrogène gazeux quia une vitesse 4 fois plus grande que celle du dioxygène gazeux.MH2= 2 x MH = 2 x 1,01 g/mol = 2,02 g/molMO2= 2 x MO = 2 x 16,00 g/mol = 32,00 g/molvH2 = √ MO2 => vH2 = √ 32,00 g/mol = 4vO2 √ MH2 vO2 √ 2,02 g/mol16) À une température donnée, un échantillon de diazote exerce une certainepression dans un contenant au volume variable. On conserve la températureconstante tout en triplant le volume.Qu’arrive-t-il à la pression?V1 = Vp1V1 = p2V2p2 = 3 fois plus petite que p1V2 = 3 V p2 = p1 V1/ V2 => p2 = p1 V/ 3 V = p1/317) Mourad gonfle un ballon avec une certaine quantité de gaz jusqu’à ce qu’ilatteigne un volume de 550,0 mL à 100,80 kPa. Il veut diminuer le volume jusqu’à330,0 mL.Quelle pression doit-il exercée?V1 = 550,0 mLp1 = 100,80 kPaV2 = 330 mLp1V1 = p2V2p2 = 168,0 kPa100,80 kPa x 550,0 mL = p2 x 330,0 mLp2 = 100,80 kPa x 550,0 mL = 168,0 kPa330 mL18) Un gaz occupe un volume de 45,0 mL à une pression de 780 mm de Hg. Àtempérature constante, on amène cette pression à 120 kPa.(pression normale = 760 mm de Hg = 101,3 kPa)Quel volume est occupé par ce gaz?V1 = 45,0 mLp1 = 780 mm de Hgp2 = 120 kPaV2 = 39,0 mL101,3 kPa / 760 mm de Hg = p / 780 mm de Hg => p = 104 kPap1V1 = p2V2 => 104 kPa x 45,0 mL = 120 kPa x V2V2 = 104 kPa x 45,0 mL = 39,0 mL120 kPa19) Par une froide journée d’hiver, où règne une température de - 20,0 ˚C,Sandrine gonfle un ballon jusqu’à ce qu’il occupe un volume de 2,3 L. Elle décided’amener le ballon dans sa maison où il fait 22,0 ˚C. Le volume maximal que peutatteindre le ballon est de 2,5 L.Qu’arrivera-t-il au ballon à l’intérieur de la maison? La ballon va éclater car lenouveau volume est supérieur à 2,5 L (2,7 L > 2,5 L)T1 = - 20,0 ˚C (253 K) V1 = V2 ------> 2,3 L = V2V1 = 2,3 L T1 T2 253 K 295 KT2 = 22,0 ˚C (295 K)V2 = 2,3 L x 295 K = 2,681 818 182 L253 K

20) Anna effectue une expérience afin de trouver une relation entre latempérature et le volume d’un gaz. Elle plonge une seringue contenant dudioxyde de carbone dans un bécher rempli d’eau glacée dont la température estde 4,0 ˚C. La seringue indique 82,5 mL. Elle chauffe l’eau pendant 2 minutes etelle note un volume de 102,4 mL.Quelle température le thermomètre indique-t-il? T2 = 71 ˚C (344 K)T1 = 4,0 ˚C (277 K) V1 = V2 ------> 82,5 mL = 102,4 mLV1 = 82,5 mL T1 T2 277 K T2V2 = 102,4 mLT2 = 102,4 mL x 277 K = 343,815 757 6 K82,5 mL21) Un gaz à 27,0 ˚C occupe un volume 500 mL et a une pression de 92,0 kPa.On garde le volume constant mais on baisse la température à - 123,0 ˚C.Quelle est la nouvelle pression?p2 = 46,0 kPaT1 = 27,0 ˚C (300 K) p1 = p2 ------> 92,0 kPa = p2p1 = 92,0 kPa T1 T2 300 K 150 KT2 = - 123 ˚C (150 K)p2 = 92,0 kPa x 150 K = 46,0 kPa300 K22) 4,00 moles de gaz occupent un volume de 2,8 L à une température de 25 ˚C.On veut amener le volume du gaz à 1,2 L.Comment doit-on modifier la quantité de gaz?n2 = 1,7 moln1 = 4,00 mol n1 = n2 ------> 4,00 mol = n2V1 = 2,8 L V1 V2 2,8 L 1,2 LV2 = 1,2 Ln2 = 4,00 mol x 1,2 L = 1,714 285 714 mol2,8 L23) Un ballon, contenant 7,00 g de diazote, occupe un volume de 5,25 L. Onajoute 1,75 mol de gaz dans le ballon.Quel sera le nouveau volume du ballon?mN2 = 7,00 gMN2 = 28,02 g/molV1 = 5,25 Ln1 = mN2 / MN2V2 = 42,0 Ln1 = 7,00 g / 28,02 g/mol = 0,249 821 556 mol = 0,250 moln1 = n2n2 = n1 + 1,75 mol V1 V20,250 mol = 0,250 mol + 1,75 mol5,25 L V2V2 = 2,00 mol x 5,25 L = 42,0 L0,250 mol

24) À 22 ˚C, on place 48 g d’hélium dans un ballon gonflable. La pressionindiquée par le manomètre est de 87 kPa et le volume du ballon est de 303 L.On veut augmenter la pression de 3 kPa. On peut l’obtenir en faisant varier undes 3 autres facteurs.a) Quelle quantité d’hélium doit-on ajouter? Il faut ajouter 0,41 molmHe = 48 gn1 = mN2 / MN2 n1 = 48 g / 4,00 g/mol = 12 molMHe = 4,00 g/mol n1 = n2 => 12 mol = n2p1 = 87 kPa p1 p2 87 kPa 90 kPap2 = 90 kPan2 = 12 mol x 90 kPa = 12,4137931 mol87 kPab) Quel volume doit avoir le ballon? V2 = 293 LV1 = 303 Lp1 = 87 kPap2 = 90 kPap1V1 = p2V287 kPa x 303 L = 90 kPa x V2V2 = 87 kPa x 303 L = 292,9 L90 kPac) Quelle température le gaz doit-il atteindre? T2 = 32 ˚C (305 K)T1 = 22 ˚C (295 K) p1 = p2 ------> 87 kPa = 90 kPap1 = 87 kPa T1 T2 295 K T2p2 = 90 kPaT2 = 90 kPa x 295 K = 305,172 413 8 K87 kPa25) On gonfle un ballon en introduisant 5,20 mole d’hélium à 25 ˚C. Le volumedu ballon est de 6,7 L. On ajoute 2,2 mole d’hélium dans le ballon en conservantla température constante.Quel est le nouveau volume du ballon? V2 = 9,5 Ln1 = 5,20 moln1 = n2 ------> 5,20 mol = 7,4 molV1 = 6,7 L V1 V2 6,7 L V2n2 = 5,20 mol + 2,2 moln2 = 7,4 moln2 = 7,4 mol x 6,7 L = 9,534 615 385 L5,20 mol26) On laisse se dilater 10,0 L de néon à 20,0 ˚C jusqu’à ce que le volumeatteigne 30,0 L. La pression et la quantité de gaz restent constantes.Quelle est, en ˚C, la nouvelle température du néon? T2 = 606 ˚CT1 = 20 ˚C (293 K) V1 = V2 ------> 10,0 L = 30,0 LV1 = 10,0 L T1 T2 293 K T2V2 = 30,0 LT2 = 30,0 L x 293 K = 879 K10,0 L