2 Flashcards
(90 cards)
1
Q
Pour définir les caractéristiques d’un échantillon de gaz et pour étudier son com-portement, quatre variables sont nécessaires
A
Pour définir les caractéristiques d’un échantillon de gaz et pour étudier son com-portement, quatre variables sont nécessaires: la pression, la température, le volume et la quantité de gaz.
2
Q
Pression (P)
Description
Effet
Méthode ou instrument de mesure
A
La pression est directement liée au nombre de collisions des particules de gaz (voir le chapitre 1).
Plus la pression est élevée, plus il y a de collisions, et vice versa.
Méthode ou instrument de mesure
Baromètre (pression atmosphérique)
Manomètre ou jauge à pression
3
Q
La température
Description
Effet
Méthode ou instrument de mesure
A
La température est directement liée à l’énergie cinétique des particules de gaz (voir le chapitre 1).
Plus la température est élevée, plus les particules de gaz bougent rapidement, et vice versa.
. Thermomètre
* Capteur de température
4
Q
Le volume
Description
Effet
Méthode ou instrument de mesure
A
Le volume est directement lié à l’espace entre les particules de gaz (voir le
entre les particules
chapitre 1).
Plus le volume
augmente, plus l’espace
augmente, et vice versa.
(Même volume que le contenant dans lequel il se trouve)
Seringue
Burette à gaz ou cylindre gradué par déplacement d’eau
5
Q
La quantité de gaz
Description
Effet
Méthode ou instrument de mesure
A
La quantité de gaz correspond au nombre de particules(atomes ou molécules) conte-
nues dans un échantillon. Plus la quantité de gaz est grande, plus il y a de
particules de gaz, et vice versa.
Calcul du nombre de moles à l’aide de la masse (balance)
et de la masse molaire
6
Q
La loi de Boyle-Mariotte
A
La loi de Boyle-Mariotte indique que, à température constante, le volume d’une certaine quantité de gaz est inversement proportionnel à la pression.
Si on augmente la pression, le volume diminue; si on diminue la pression, le volume augmente.
7
Q
relation entre la pression et le volume d’un gaz : P1vV1=P2 V2 Une seringue contient 25,0 ml de gaz à la pression atmosphérique normale. Quelle sera la pression de ce gaz si on diminue le volume à 20,0 ml tout en gardant la température et le nombre de particules de gaz constants?
A
Quelle est l’information recherchée?
P2 =?
Quelles sont les données du problème?
V1 = 25,0 ml
P1 = 101,3 kPa
V2 = 20,0 ml
La pression du gaz sera donc de 127 kPa.
8
Q
Explication de la relation entre la pression et le volume d’un gaz à l’aide de la théorie cinétique
A
- si le volume d’un gaz diminue, les particules se rapprochent les unes des autres, ce qui augmente le nombre de collisions et, conséquemment, la pression;
si le volume d’un gaz augmente, les particules s’éloignent les unes des autres, ce qui diminue le nombre de collisions et donc, la pression du gaz.
9
Q
L’echelle des kelvins, aussi appelée comment ? un intervalle de 1 °C équivaut à un intervalle de ___
A
L’echelle des kelvins, aussi appelee «échelle des temperatures absolues», est une échelle parallele a celle des degres
En effet, un intervalle de 1 °C équivaut à un intervalle de 1 K, mais les 0 de ces échelles se trouvent a un intervalle de 273 unités l’un de l’autre.
10
Q
DEFINITION
La loi de Charles
A
DEFINITION
La loi de Charles indique que, a pression constante, le volume d’une certaine quantite de gaz est directement proportionnel a la temperature abso-lue. Lorsque la temperature augmente, le volume du gaz augmente; lorsque la temperature diminue, le volume du gaz diminue.
11
Q
Relation entre le volume et la température d’un gaz :
V1/T1 = V2 /T2
Une seringue contient 75 ml de gaz aux conditions ambiantes de température et de pression. Quel sera le volume de ce gaz si on chauffe la seringue jusqu’à 50 °C tout en gardant la pression et le nombre de particules de gaz constants?
A
Quelle est l’information recherchée?
V2 =?
Quelles sont les données du problème?
V1 = 75 ml
T1 = 25 °C + 273 = 298 K
T2 = 50 °C + 273 = 323 K
Le volume du gaz sera donc de 81 ml.
12
Q
Explication à l’aide de la théorie cinétique de la relation entre le volume et la température d’un gaz :
A
- si la température augmente, l’énergie cinétique des particules de gaz augmente.
Les particules bougent plus vite, ce qui augmente le nomore de collisions et, consequemment, le volume augmente si l’on maintient la pression constante;
sI la temperature diminue, l’energie cinetique des particules de gaz diminue.
Les particules bougent moins vite, ce qui diminue le nombre de collisions et donc, le volume du gaz diminue si on maintient la pression constante.
13
Q
La relation entre la pression et la température indique que
A
La relation entre la pression et la température indique que, lorsque le volume démeure constant, la pression d’une certaine quantité de gaz est directement proportionnelle à la température absolue. Lorsqu’on chauffe un gaz, sa pression augmente; lorsqu’on le refroidit, sa pression diminue.
14
Q
La relation entre la pression et la température : P1/T1 =P2/ T2
Une bonbonne aérosol contient 75,0 ml de gaz aux conditions ambiantes de température et de pression.
Quelle sera la pression de ce gaz si on chauffe la bonbonne jusqu’à 50,0 °C tout en gardant le volume et le nombre de particules de gaz constants?
A
Quelle est l’information recherchée?
P2 =?
Quelles sont les données du problème?
P1 = 101,3 kPa
T1 = 25,0 °C + 273
= 298,0 K
T2 = 50,0 °C + 273
= 323,0 K
La pression du gaz sera donc de 110 kPa.
15
Q
Selon la theorie cinetique, la relation entre la pression et la température s’explique ainsi.
A
Selon la theorie cinetique, la relation entre la pression et la température s’explique ainsi.
si la température augmente, l’énergie cinétique des particules augmente, les particules bougent plus vite, ce qui augmente le nombre de collisions et, consé-quemment, la pression;
si la temperature diminue, l’ênergie cinetique des particules diminue, les particules bougent moins vite, ce qui diminue le nombre de collisions, et donc la pression du gaz.
16
Q
L hypothese d’Avogadro
A
L hypothese d’Avogadro indique que des volumes égaux de gaz, aux mêmes conditions de temperature et de pression, contiennent le meme nombre de particules.
17
Q
EXEMPLE
Un contenant de 1,0 L a une masse de 178,86 g lorsqu’il est vide. Quand on le remplit de diazote (Nb). on mesure une masse de 179,02 g. Lorsque le contenant contient un gaz inconnu, sa masse est de 179,04 g.
Quelle est la masse molaire du gaz inconnu?
A
Calcul de la masse du diazote
179,02 g - 178,86 g = 0,16 g
Calcul de la masse du gaz inconnu
179,04 g. - 178,86 g = 0,18 g
Calcul du nombre de moles de diazote (MN2)
0,0057 mol
Calcul de la masse molaire du gaz inconnu
0,18g / 0,0057 mol = 31,58g/mol
18
Q
La loi d’Avogadro
A
La loi d’Avogadro indique que, a tem-perature et pression constantes, le volume d’un gaz est directement proportionnel au nombre de moles du gaz.
Si on augmente la quantite de gaz, son volume augmente, si on diminue la quantite de gaz, son volume dimI-nue.
19
Q
La relation entre le volume et la quantité de gaz s’explique ainsi:
V1/N1=V2/N2
Un ballon de 7,50 L contient 9,82 g de dioxygène, aux conditions ambiantes de température et de pression.
Quel sera le volume si on ajoute 4,21 g de diazote dans le ballon tout en gardant la pression et la température constantes?
A
Quelle est l’information recherchée?
V2 =?
Quelles sont les données du problème?
V1 = 7,50 L
m O2= 9,82 g
m N2= 4,21 g
Calcul du nombre de moles de chacun des gaz
n O2 = 0,307 mol
n N2 = 0,150 mol
Calcul du volume final
n2= 0,307 mol + 0,150 mol = 0,457 mol
= 11,16 L
20
Q
Selon la théorie cinétique, la relation entre le volume et la quantité de gaz s’explique ainsi:
A
Selon la théorie cinétique, la relation entre le volume et la quantité de gaz s’explique ainsi:
si on ajoute du gaz, il y a plus de particules, ce qui augmente le nombre de col-lisions. Conséquemment, le volume augmente afin de maintenir la pression constante;
si on enlève du gaz, il y a moins de particules, ce qui diminue le nombre de colli-sions. Donc, le volume du gaz diminue afin de maintenir la pression constante.
21
Q
La relation entre la pression et la quantité de gaz
A
La relation entre la pression et la quantité de gaz indique que, à température et volume constants, la pression d’un gaz est directement proportionnelle au nombre de moles du gaz. Si on augmente la quantité de gaz, sa pression augmente; si on diminue la quantité de gaz, sa pression diminue.
22
Q
la relation entre la pression et la quantité de gaz s’explique ainsi: P1/N1 =P2/N2
Une bonbonne contient 3,00 mol de gaz aux conditions ambiantes de température et de pression. Quelle quantité de gaz faut-il ajouter pour que la pression augmente de 150,0 kPa, tout en gardant la température constante?
A
1 Quelle est l’information recherchée?
La quantité de gaz à ajouter, soit :
N2 -N1=?
Quelles sont les données du problème?
N1 = 3,00 mol
P1 = 101,3 kPa
P2 = 101,3 kPa + 150,0 kPa = 251,3 kPa
4 J’effectue les calculs.
Calcul de la quantité de gaz finale
= 7,44 mol
Calcul de la quantité de gaz à ajouter
n2 -n1 = 7,44 mol - 3,00 mol = 4,44 mol
La quantité de gaz à ajouter est de 4,44 mol.
23
Q
Selon la théorie cinétique, la relation entre la pression et la quantité de gaz s’explique ainsi:
A
Selon la théorie cinétique, la relation entre la pression et la quantité de gaz s’explique ainsi:
si on ajoute du gaz, il y a plus de particules, ce qui augmente le nombre de collisions. Conséquemment, la pression augmente;
si on enlève du gaz, il y a moins de particules, ce qui diminue le nombre de collisions. Donc, la pression du gaz diminue.
24
Q
Le volume molaire d’un gaz
A
Le volume molaire d’un gaz est le volume qu’occupe une mole de gaz, quelle que soit sa nature, a une temperature et une pression donnees. Le volume molaire s’exprime en L/ mol.
25
EXEMPLE
Si un contenant renferme 58,2 L de dioxygène à TPN, combien y a-t-il de moles de ce gaz dans le contenant? SACHANT QUE TPN =22,4 L/ mol
EXEMPLE
Si un contenant renferme 58,2 L de dioxygène à TPN, combien y a-t-il de moles de ce gaz dans le contenant?
1 Quelle est l'information recherchée?
58,2 L =? mol
J'effectue un produit croise.
Il y a 2,60 mol de dioxygène dans un volume de 58,2 L.
26
Parmi les quatre variables servant à étudier le comportement des gaz, laquelle
correspond à chacune des caractéristiques énumérées ci-dessous?
a) La vitesse des particules de gaz.
b) Les collisions entre les particules de gaz.
c) L’espace entre les particules de gaz.
d) Le nombre de particules de gaz.
Parmi les quatre variables servant à étudier le comportement des gaz, laquelle
correspond à chacune des caractéristiques énumérées ci-dessous?
a) La vitesse des particules de gaz. La température.
b) Les collisions entre les particules de gaz. La pression.
c) L’espace entre les particules de gaz. Le volume.
d) Le nombre de particules de gaz. La quantité de gaz
27
À quelle valeur correspond la pression atmosphérique normale en mm Hg?
À quelle valeur correspond la pression atmosphérique normale en mm Hg?
Elle correspond à 760 mm Hg.
28
4 Précisez l’instrument qui permettrait de mesurer expérimentalement chacune
des variables énumérées ci-dessous.
a) La température.
b) La pression.
c) La quantité de gaz.
d) Le volume.
a) La température.
On peut utiliser un thermomètre ou un capteur de température.
b) La pression.
On peut utiliser un manomètre ou une jauge de pression.
c) La quantité de gaz.
On peut utiliser une balance et ensuite convertir la masse en moles à l’aide du tableau périodique.
d) Le volume.
On peut utiliser une seringue ou on peut utiliser une burette à gaz pour recueillir le gaz
par déplacement d’eau
29
5 À une température donnée, un échantillon de diazote exerce une certaine pression
dans un contenant au volume variable. Si on triple le volume tout en gardant
la température constante, qu’arrivera-t-il à la valeur de la pression? Expliquez
votre réponse.
Comme la pression est inversement proportionnelle au volume, si on triple le volume de gaz,
la pression sera trois fois plus petite.
30
Justin gonfle un ballon avec une certaine quantité de gaz jusqu’à ce que le ballon
atteigne un volume de 550,0 ml à 100,8 kPa. Que deviendra la pression du ballon
si Justin parvient à diminuer le volume jusqu’à 330,0 ml, tout en gardant la
température constante?
1. P2= ?
2. V1= 5 550,0 ml
P1 =100,8 kPa
V2 =330,0 ml
3. P1V1= P2V2
La pression du ballon sera alors de 168,0 kPa.
31
Un gaz occupe un volume de 45 ml à une pression de 680 mm Hg. À température
constante, quel sera le volume de ce gaz si on amène la pression à 120 kPa?
1. V2 =?
2. V1 =45 ml
P1 =680 mm Hg
P2 = 120 kPa
3. P1V1= P2V2
Le volume du gaz sera de 34 ml.
32
Gabrielle veut gonfler 500 ballons de 1200 ml avec de l’hélium, aux conditions
ambiantes de température et de pression. Pour ce faire, elle utilise une bouteille
d’hélium de 20,0 L. Quelle devra être la pression minimale dans la bouteille pour
que Gabrielle parvienne à gonfler tous ses ballons?
Exemple de démarche.
1. P1 =?
2. V1 = 20,0 L
P2 = 101,3 kPa
V2 = 500 ballons x 1,200 L/ballon
V2= 600,0 L
3. P1V1 = P2V2
4. Calcul de la pression nécessaire
pour gonfler les ballons
3039 kPa
Calcul de la pression minimale
dans la bouteille
Comme on ne peut pas vider complètement une
bouteille de gaz, la pression finale dans la bouteille
sera égale à la pression atmosphérique, soit 101,3 kPa.
P.minimale = 3039 kPa +101,3 kPa
P.minimale = 3140,3 kPa
La pression minimale dans la bouteille devra être de 3140,3 kPa.
33
Les particules de gaz, comme celles de l’air ambiant,
possèdent-elles encore de l’énergie cinétique en dessous
de 0 °C? Expliquez votre réponse.
Oui, elles en possèdent encore. En effet, l’énergie cinétique
des particules de gaz ne devient pas nulle à 0 °C. Sinon, il
n’y aurait plus d’air pour respirer en dessous de cette
température. Cette valeur de la température correspond
plutôt au point de congélation de l’eau.
34
Effectuez la conversion des unités de mesure pour les températures suivantes:
a) 50 K C b) −180 °C
c) 277,0 °C K d) 318 K
Effectuez la conversion des unités de mesure pour les températures suivantes:
a) 50 K 5 −223 °C b) −180 °C 5 93 K
c) 277,0 °C 5 550,0 K d) 318 K 5 45 °C
35
1 Pourquoi une température exprimée en kelvins ne peut-elle pas être négative?
L’échelle des kelvins est une échelle de température absolue, donc 0 K correspond à la température
la plus basse qui puisse exister.
36
Par une froide journée d’hiver, où règne une température de 220 °C, Sandrine
gonfle un ballon jusqu’à ce qu’il occupe un volume de 2,3 L. Elle décide d’amener
le ballon à l’intérieur de la maison, où il fait 22 °C. Si l’étiquette du fabricant
indique que la capacité maximale du ballon est de 2,5 L, qu’arrivera-t-il au ballon
dans ces nouvelles conditions? (On considère que la pression demeure constante.)
1. V2 = ?
2. V1 =2,3 L
T1 =−20 °C + 273 5 253 K
T2 = 22 °C + 273 5 295 K
3. V1/T1= V2/T2
4. V2 = 2,7 L
Il y a de fortes chances que le ballon éclate lorsque Sandrine entrera dans la maison.
37
Carolina effectue une expérience afin d’évaluer la relation entre le volume et la
température d’un gaz. Elle plonge une seringue contenant du dioxyde de carbone
dans un bécher rempli d’eau glacée, dont la température est de 4,0 °C. La
seringue indique alors 82,5 ml. Après avoir chauffé le tout pendant 2 min, elle
note un volume de 102,4 ml. Quelle température le thermomètre indique-t-il alors?
1. T2 = ?
2. V1 =82,5 ml
T1 = 4,0 °C + 273 = 277,0 K
V2 = 102,4 ml
3. V1/T1= V2/T2
Le thermomètre indique une température de 71 °C.
38
4 La cryogénie est l’étude du comportement de la matière à très basse température.
Grâce aux découvertes liées à la cryogénie, il est maintenant possible de conserver
des cellules ou de récupérer des gaz nuisibles pour l’environnement. Quelle est la
pression exercée par un gaz à 2123 °C si on mesure une pression de 92 kPa
à 27 °C?
1. P2 = ?
2. P1 = 92 kPa
T1 = 27 °C + 273 = 300 K
T2 = -123 °C +273 = 150 K
3. P1/T1= P2/T2
P2 = 46 kPa
la pression exercée par le gaz est de 46 kPa.
39
Tôt le matin, alors que la température est de 10 °C et la pression atmosphérique,
de 101 kPa, Jean-Sébastien mesure la pression de l’air dans les pneus de sa
voiture avec une jauge à pression relative. Il note alors une valeur de 240 kPa.
Quelle valeur indiquerait la jauge si la température augmentait de 12 °C et que
la pression atmosphérique demeurait constante?
1. P2 =?
2. Pression atmosphérique 5=101 kPa
Pression initiale de la jauge =240 kPa
T1 = 10 °C + 273 =283 K
T2 = 22 °C + 273 = 295 K
3. P1/T1=P2/T2
D’où P2 5 P1T2
T1
4. Calcul de la pression initiale dans le pneu
P1 = 240 kPa +101 kPa
P1 = 341 kPa
Calcul de la pression finale dans le pneu
P2 = 355 kPa
Calcul de la pression finale de la jauge
Pression finale de la jauge= 355 kPa - 101 kPa
Pression finale de la jauge = 254 kPa
40
Un ballon de verre vide de 2,0 L a une masse de 385,3 g. Lorsqu’il est rempli de dioxygène,
on note alors une masse de 388,0 g. En vidant le ballon et en le remplissant d’un gaz inconnu,
aux mêmes conditions de température et de pression, on note une masse de 389,0 g.
a) Quelle est la masse molaire du gaz inconnu?
b)Quel est le gaz inconnu parmi les gaz suivants: CH4, N2, CO2, SO2 ?
1. Mx = ?
2. Masse du ballon vide :
385,3 g
Masse du O2 :
388,0 g 2 385,3 g 5 2,7 g
Masse du gaz inconnu :
389,0 g 2 385,3 g 5 3,7 g
4. Calcul du nombre de moles de O2
0,084 mol
Calcul de la masse molaire du gaz
44 g/mol
b) CO2
41
Une erreur s’est glissée lors de la livraison de quatre bouteilles contenant chacune
un gaz différent: du CO2, du CH4, du O2 et du N2. Pour les démêler, la technicienne
utilise un ballon étalon de 3 L, qui pèse 250,0 g. Elle le remplit de dihydrogène et
note une masse de 253,6 g. Elle le vide, puis elle le remplit de nouveau avec l’un
des gaz inconnus. Le ballon a alors une masse de 307,2 g. Lequel des gaz
inconnus se trouve dans le ballon?
1. Mx = ?
2. Masse du ballon vide :
250,0 g
Masse du H2 :
253,6 g 2 250,0 g 5 3,6 g
Masse du gaz inconnu :
307,2 g 2 250,0 g 5 57,2 g
4. Calcul du nombre de moles de H2
1,8 mol
Calcul de la masse molaire du gaz inconnu
32 g/mol
Le gaz inconnu est probablement du dioxygène (O2).
42
À une température de 25 °C, 4,0 mol de gaz occupent un volume de 2,8 L.
Comment devrait-on modifier la quantité de gaz pour amener le volume à 1,2 L?
Précisez la quantité de gaz qu’il faudra ajouter ou enlever.
1. n2 = ?
2. V1 = 2,8 L
n1 = 4,0 mol
V2 =1,2 L
3. V1/n1=V2/n2
4. Calcul de la quantité de gaz finale
1,7 mol
Calcul de la quantité de gaz à enlever
4,0 mol - 1,7 mol = 2,3 mol
43
Un ballon, contenant 7,00 g de N2, occupe un volume de 5,25 L. Quel sera le
volume du ballon si on ajoute 1,75 mol de gaz à température et pression constantes?
1. V2 = ?
2. V1 = 5,25 L
m1 = 7,00 g
n2 = n1 +1,75 mol
3. V1/n1=V2/n2
4. Calcul de la quantité de gaz initiale
0,250 mol
Calcul de la quantité de gaz finale
n2 = 0,250 mol + 1,75 mol = 2,00 mol
Calcul du volume final
42,0 L
44
Une seringue, qui indique un volume de 35,0 ml, contient 0,200 mol de gaz.
Quel sera le nouveau volume si on ajoute le double des particules de gaz dans
la seringue?
1. V2 = ?
2. V1 = 35,0 ml
n1 = 0,200 mol
n2 = 0,200 mol + 0,400 mol = 0,600 mol
3. V1/n1 =V2/n2
4.
V2 = 105 ml
45
Combien de moles de gaz contient un échantillon de 115 L à TPN?
1. ? mol ➞ 115 L
2. 1 mol ➞ 22,4 L (à TPN)
5,13 mol de gaz
46
À la température ambiante et à la pression atmosphérique normale, Céline recueille
20,5 g de dioxyde de soufre (SO2). Quel volume occupe ce gaz?
1. 20,5 g correspond à ? L
2. 1 mol correspond à 24,5 L (à TAPN)
7,84 L
47
DEFINITION
La loi générale des gaz
DEFINITION
La loi générale des gaz met en relation la pression, le volume, la température et la quantité de gaz en comparant une situation initiale avec une situation finale.
48
Loi générale des gaz : P1V1/n1T1=P2V2/n2T2
Aux conditions ambiantes de température et de pression, 3,00 mol de gaz occupent un volume de 75,0 ml.
Quelle sera la pression obtenue si on chauffe le tout jusqu'à 50,0 °C tout en ajoutant 1,00 mol de gaz et en diminuant le volume jusqu'à 20,0 ml?
1 Quelle est l'information recherchée?
P2 = ?
2 Quelles sont les données du problème?
P1 = 101,3 kPa
V1 = 75,0 ml
n1 = 3,00 mol
T1 = 25,0 °C + 273 = 298,0 K
V2 = 20,0 ml
n2 = 3,00 mol + 1,00 mol = 4,00 mol
T2 = 50,0 °C + 273 = 323,0 K
= 548,99 kPa
.
49
Nous avons étudié plusieurs lois simples dans ce chapitre. Toutefois, certaines
d’entre elles n’ont pas été abordées, comme la relation entre la température
et la quantité de gaz.
a) D’après vous, quelle est la relation qui existe entre la température et la quantité
de gaz, si on garde la pression et le volume constants? Expliquez votre réponse en vous basant sur la théorie cinétique des gaz
b) Quelle formule représente cette relation?
a) D’après vous, quelle est la relation qui existe entre la température et la quantité
de gaz, si on garde la pression et le volume constants? Expliquez votre réponse
en vous basant sur la théorie cinétique des gaz.
La relation entre la température et la quantité de gaz est inversement proportionnelle. En effet,
lorsqu’on augmente la température, les particules de gaz bougent plus vite. La seule manière de
garder la même fréquence de collisions en maintenant la pression et le volume constants est
de diminuer le nombre de particules, autrement dit de laisser une partie du gaz s’échapper.
b) Quelle formule représente cette relation?
n1T1 5 n2T2
50
Un ballon, qui contient 0,300 mol de dioxyde de carbone, occupe un volume de
2,50 L à une température de 2173,0 °C et à une pression de 90,0 kPa. Quelle
sera la pression si on double la quantité de gaz, qu’on augmente le volume de
4,00 L et qu’on chauffe le tout jusqu’à 27,0 °C?
1. P2 =?
2. P1 = 90,0 kPa
V1 = 2,50 L
n1 = 0,300 mol
T1 = -173,0 °C + 273 5= 100,0 K
V2 = 2,50 L + 4,00 L = 6,50 L
n2 = 0,300 mol x 2 = 0,600 mol
T2 = 27,0 °C + 273 = 300,0 K
3. P1V1/n1T1=P2V2/n2T2
La pression sera de 208 kPa.
51
Les ballons-sondes, utilisés pour effectuer des mesures météorologiques, sont
conçus pour atteindre leur volume maximal et éclater à une certaine altitude.
Les météorologues peuvent alors récupérer leurs instruments et enregistrer
les mesures effectuées. La figure
ci-contre montre la température et la
pression qui règnent dans les premiers
kilomètres d’altitude de l’atmosphère.
Si on utilise un ballon ayant un volume
maximal de 120 000 L, et que les
conditions au sol sont de 22,4 °C et de
102,6 kPa, quel volume d’hélium faut-il
injecter dans le ballon au départ pour
qu’il atteigne son volume maximal à
10 km d’altitude?
1. V1 = ?
2. P1 = 102,6 kPa
T1 = 22,4 °C + 273 = 295,4 K
P2 = 20 kPa
V2 = 120 000 L
T2 = -60 °C + 273 = 213 K
3. P1V1/n1T1=P2V2/n2T2
Comme n reste constant, je peux le supprimer dans la formule.
32 441 L
52
Un gaz occupe un volume de 64,2 L à une température et une pression données.
Quel sera le volume de ce gaz si on diminue la température absolue de moitié,
qu’on quadruple la pression et qu’un tiers des particules s’échappent du contenant?
1. V2 = ?
2. P1 =x
V1 = 64,2 L
n1 = y
T1 = z
P2 = 4x
n2 = 2/3 y
T2 1/2z
3. P1V1/n1T1=P2V2/n2T2
5,35 L
53
Un ballon contenant 134,4 g de dioxygène est relié à un manomètre qui indique
une pression de 85,00 kPa. Quelle sera la pression mesurée si on ajoute 207,2 g
de diazote, qu’on double la température absolue et qu’on diminue le volume au
tiers de sa valeur?
1. P2 =?
2. mO2 = 134,4 g
P1 = 85,00 kPa
mN2 = 207,2 g
T1 = x
T2 = 2x
V1 = y
V2 = ⅓y
3. P1V1/n1T1=P2V2/n2T2
4. Calcul du nombre de moles de O2
4,200 mol
Calcul du nombre de moles initial
4,200 mol
Calcul du nombre de moles de N2
7,395 mol
Calcul du nombre de moles final
11,595 mol
Calcul de la pression finale
1408 kPa
54
Les gaz comprimés sont très utiles. Par exemple, un
compresseur à air peut actionner certains outils, comme
la cloueuse illustrée ci-contre. Quel volume d’air serait-il
nécessaire d’ajouter aux conditions ambiantes pour que la
pression interne d’un réservoir de 20,00 L soit de 2645 kPa?
. V1 = ?
2. P1 = 101,3 kPa
T1 = 25 °C + 273 = 298 K
P2 = 2645 kPa
V2 = 20,00 L
T2 = 298 K
3. P1V1 =P2V2
4. Calcul du volume d’air nécessaire
522,2 L
Calcul du volume d’air à ajouter
Il y a 20,00 L d’air dans le réservoir.
522,2 L - 20,00 L = 502,2 L
55
Un gaz parfait
Un gaz parfait est un gaz qui répond aux caractéristiques suivantes;
) ses particules n'ont aucune interaction entre elles;
ses particules rebondissent sans aucune perte d'énergie (leurs collisions sont parfaitement élastiques);
) on peut abaisser sa température jusqu'à O K sans qu'il se liquéfie.
56
La loi des gaz parfaits
La loi des gaz parfaits met en relation la pression, le volume, la température et la quantité de gaz à un moment donné. Afin d'établir une égalité, on utilise une constante, symbolisée par la lettre R.
57
Quelle est la pression de 0,3000 mol de gaz dans un contenant de 500,0 ml à une température de 20,0 °C?
PV=nRT
Quel est le volume molaire d'un gaz à une température de - 15,0 °C et une pression de 85,0 kPa?
Quelle est l'information recherchée?
P = ?
2 Quelles sont les donnees du problème?
V = 500,0 ml = 0,5000 L
n = 0,3000 mol
T = 20,0 °C + 273 = 293,0 K
R = 8,314 KPa°L/mol°k
Dans ces conditions, la pression du gaz est de
1462 kPa.
Quelle est l'information recherchée?
V/n=?
2 Quelles sont les donnees du probleme?
T = - 15,0 °C + 273 = 258,0 K
P = 85,0 кРа
R = 8,314 KPa°L/mol*K
4 J'effectue les calculs.
Dans ces conditions, le volume molaire d'un gaz est de 25,2 L/ mol
58
On emprisonne un gaz parfait dans une seringue.
a) Qu’arrivera-t-il aux particules de gaz si on diminue la température absolue?
b) Qu’arrivera-t-il à la pression et au volume si on diminue la température jusqu’à 0 K?
c) Si on remplace le gaz parfait par du diazote et qu’on diminue la température
jusqu’à 0 K, le gaz aura-t-il le même comportement que le gaz parfait?
Expliquez votre réponse.
a) Qu’arrivera-t-il aux particules de gaz si on diminue la température absolue?
Elles auront moins d’énergie cinétique. Elles bougeront donc moins vite.
b) Qu’arrivera-t-il à la pression et au volume si on diminue la température jusqu’à 0 K?
La pression et le volume seront nuls.
c) Si on remplace le gaz parfait par du diazote et qu’on diminue la température
jusqu’à 0 K, le gaz aura-t-il le même comportement que le gaz parfait?
Expliquez votre réponse.
Non, le diazote n’aura pas le même comportement. En effet, le diazote se liquéfiera avant
d’atteindre 0 K (il se liquéfie à 2196 °C).
59
Le volume intérieur du cylindre d’une pompe à vélo est de 500 ml. Quelle quantité
de gaz peut-il contenir à une température de 20,0 °C et une pression de 860 kPa?
1. n =?
2. P =860 kPa
V =500 ml = 0,500 L
R = 8,314 kPa*L/mol*K
T = 20,0 °C + 273 =293 K
3. PV =nRT
n = 0,177 mol
60
Un scientifique prétend avoir découvert un nouveau gaz parfait. Le comité de
révision scientifique a pris quelques mesures pour s’assurer de la véracité
de cette découverte. Voici quelques résultats de son enquête:
À une température de 2100,0 °C et une pression de 300,0 kPa, le volume
d’une mole du nouveau gaz est de 5,00 L.
Quelle est la conclusion du comité de révision? Expliquez votre réponse à l’aide
de calculs.
1. R = ?
2. P = 300,0 kPa
V = 5,00 L
T = -100,0 °C + 273 = 173,0 K
n = 1 mol
3. PV= nRT
R 5 8,67 kPa*L/mol*K
La constante est de 8,67 kPa*L/mol*K. Le gaz n’est pas parfait, puisque la constante n’est pas
égale à 8,314 kPa*L/mol*K.
61
Une bouteille de 135 L contient une certaine quantité de dioxyde de soufre (SO2)
à une température de 85,0 °C et une pression de 245 kPa. Quelle masse de gaz
cette bouteille contient-elle?
1. n =?
2. P = 245 kPa
V = 135 L
R = 8,314 kPa*L/mol*K
T = 85,0 °C + 273 = 358,0 K
3. PV =nRT
4. Calcul de la quantité de gaz
11,1 mol de dioxyde de soufre
Calcul de la masse
64,07 g/mol x11,1 mol
= 711,2 g
: Le gaz contenu dans le tube fluorescent est probablement de l’argon.
62
Un tube fluorescent de 750 ml contient 1,22 1022 g d’un gaz. À une température
de 22 °C, la pression dans le tube n’est que de 1,00 kPa. Quel est ce gaz parmi
les suivants: hélium, néon, argon ou krypton?
1. V= ?
2. P =205,6 kPa
n = 4,5 mol
R = 8,314 kPa*L/mol*K
T = 22 °C + 273 = 295 K
3. PV = nRT
V = 53,7 L
63
La loi des pressions partielles
indique que, à une température donnée, la pres sion totale d'un mélange gazeux est égale à la somme des pressions partielles exercees par chacun des gaz qui constituent le melange.
64
DÉFINITION
La pression partielle d'un gaz d
En étudiant les conditions meteorologiques, le physicien John Dalton (1766-1844) a observé que lorsqu'on mélange deux gaz à la même température, la pression totale du mélange est egale a la somme de la pression de chacun des gaz. Bien entendu, on parle ici de gaz qui se combinent sans reagir ensemble.
Autrement dit, dans un mélange, chaque gaz agit comme s'il était seul à occuper tout l'espace disponible dans le contenant. Il conserve ses proprietes sans que son comportement soit intluence par la presence des autres gaz. Dans ces condi-tions, on dit que la pression individuelle de chacun des gaz est une « pression par-tielle», puisqu'elle ne représente qu'une fraction de la pression totale du mélange.
DÉFINITION
La pression partielle d'un gaz dans un mélange correspond à la pression qu'il exercerait s'il était seul dans le volume occupé par le melange.
65
Dans un contenant de 10 L, on mélange 5,00 ml de dioxygène, 4,00 mol de dioxyde de carbone et 3,00 mol de diazote. Si la pression partielle du dioxygène est de 225 ka, quelle est la pression totale du mélange? P_pA=PT (nA/nT)
Il Quelle est l'information recherchée?PT=?
2 Quelles sont les donnees du problème?
n O2= 5,00 mol
= 12,00 mol
n CO2= 4,00 mol
nN2= 3,00 mol
Rep=
PT=
= 540 kPa
66
En plongée sous-marine, il est possible d'utiliser de l'air enrichi d'oxygène, qu'on appelle du « nitrox». si la pression partielle du dioxygène dans une bonbonne de 25 000 kPa est de 8000 ka, quelle est la proportion du dioxygene, en pourcentage, dans cette bonbonne?
Quelle est l'information recherchée?
n O2 = ?%
Il Quelles sont les données du probleme?
nT = 100 %
P pO2 = 8000 кРа
PT = 25 000 KPa
Je vérifie ma réponse et je reponds a la question.
La proportion du dioxygene dans cette bonbonne est de 32,00%, soit 11 % de plus que dans lair.
67
Trois bouteilles de 15 L contiennent respectivement du méthane (CH4) à une
pression de 195,4 kPa, du propane (C3H8) à une pression de 257,8 kPa et
du butane (C4H10) à une pression de 178,3 kPa. Si on transfère les trois gaz
dans la même bouteille, quelle sera la pression mesurée?
.
1. PT = ?
2. PpCH4 = 195,4 kPa
PpC3H8 = 257,8 kPa
PpC4H10 = 178,3 kPa
PT =5 631,5 kPa
68
Un mélange de dioxyde de carbone (CO2) et de monoxyde de carbone (CO) est
recueilli par déplacement d’eau à une pression de 102,6 kPa et à une température
de 21 °C. Si la pression du dioxyde de carbone est de 80,2 kPa, quelle est la
pression du monoxyde de carbone? (Indice: consultez l’ANNEXE 4.)
1. PpCO 5=?
2. PT = 102,6 kPa
PpCO2 = 80,2 kPa
PpH2O à 21 °C = 2,49 kPa
4. PpCO =19,9 kPa
69
Un ballon contient 0,340 g d’hélium, 0,680 g de néon et 0,340 g de krypton.
Quelle est la pression totale si le néon exerce une pression partielle de 260 kPa?
1. PT = ?
2. mHe = 0,340 g
mNe = 0,680 g
mKr =0,340 g
PpNe = 260 kPa
3. P_pA=PT (nA/nT)
calculer le nombre de moles pour chacun :
n Ne = 0,0850 mol
nNe = 0,0337 mol
nKr = 0,004 06 mol
Calcul de nombre de moles totale:
nT = 0,0850 mol + 0,0337 mol
+ 0,004 06 mol
nT = 0,1228 mol
Calcul de PT
PT = 947 kPa
70
Dans un ballon de 10 L, Ibtissem mélange 5,00 mol de dioxyde de carbone (CO2)
avec 7,00 mol de dioxyde de soufre (SO2). Elle mesure alors une pression
de 260 kPa. Quelle est la pression partielle de chacun des gaz?
1. PpCO2 = ?
PpSO2 = ?
2. nCO2 = 5,00 mol
nSO2 = 7,00 mol
PT = 260 kPa
3.P_pA=PT (nA/nT)
La pression partielle du CO2 est de 108 kPa et celle du SO2 est de 152 kPa.
71
Au garage, on gonfle un pneu avec un mélange gazeux principalement constitué
de diazote jusqu’à ce que le manomètre indique 240 kPa. Si la pression partielle du
diazote est de 220 kPa, quelle est sa proportion, en pourcentage, dans le mélange?
1. nN2 = ?
2. PT = 240 kPa
PpN2 = 220 kPa
nT = 100 %
3.P_pA=PT (nA/nT)
nN2 = 91,7%
72
L’atmosphère de Vénus est composée principalement de 96,5% de dioxyde de
carbone et de 3,5% de diazote. Sachant que la pression atmosphérique moyenne
de Vénus est de 91,8 atm, quelle est la pression partielle du dioxyde de carbone?
1. PpCO2 = ?
2. PT = 91,8 atm
nCO2 = 96,5%
nT = 100 %
3.P_pA=PT (nA/nT)
4. PpCO2 = 88,6 atm
73
Le volume d’un ballon gonflé à l’hélium augmente au fur
et à mesure qu’il s’élève dans la troposphère.
Quel énoncé explique cette augmentation de volume? Encerclez
la bonne réponse. Expliquez pourquoi chacun des énoncés
correspond ou ne correspond pas à la bonne réponse.
a) L’hélium contenu dans le ballon est plus léger que l’air.
b) La température de l’air dans la troposphère diminue au fur et à mesure que
l’altitude augmente.
c) La pression atmosphérique diminue au fur et à mesure que l’altitude augmente.
d) L’hélium contenu dans le ballon diffuse plus rapidement que les gaz de l’air.
a) L’hélium contenu dans le ballon est plus léger que l’air.
Le fait que l’hélium soit plus léger que l’air explique le fait qu’il
s’élève dans la troposphère, mais non que son volume augmente.
b) La température de l’air dans la troposphère diminue au fur et à mesure que
l’altitude augmente.
Comme le volume est directement proportionnel à la température, si la température diminue,
le volume diminue. Donc, la diminution de température ne peut expliquer le fait que le volume
augmente.
c) La pression atmosphérique diminue au fur et à mesure que l’altitude augmente.
Comme le volume est inversement proportionnel à la pression, le fait que la pression diminue
explique le fait que le volume augmente au fur et à mesure que le ballon s’élève.
d) L’hélium contenu dans le ballon diffuse plus rapidement que les gaz de l’air.
Comme le volume du ballon diminue à mesure que l’hélium s’en échappe, sa vitesse de diffusion
ne peut expliquer l’augmentation de volume. RÉPONSE C
74
Mohamed recueille 22,4 L de diazote à 0 °C et à 760 mm Hg. Combien de molécules
contient cet échantillon? Expliquez votre réponse.
Cet échantillon contient 6,02 1023 molécules, puisque 22,4 L représentent le volume d’une mole
de gaz dans ces conditions (TPN).
75
Un ballon de 2,5 L contient 0,36 mol d’hélium à la température ambiante. Si on
veut augmenter le volume du ballon de 4,0 L sans changer la pression et la
température, quelle quantité de gaz devra-t-on ajouter?
1. n2 = ?
2. V1 = 2,5 L
n1 = 0,36 mol
V2 = 2,5 L 4,0 L 5 6,5 L
3. V1/n1=V2/n2
4. Calcul de la quantité de gaz finale
n2= 0,94 mol
Calcul de la quantité de gaz à ajouter
0,94 mol - 0,36 mol = 0,58 mol
On devra ajouter 0,58 mol d’hélium.
76
Alexandre veut gonfler le pneu complètement à plat de son vélo à l’aide d’une
petite pompe manuelle. Le cylindre de cette pompe contient 120 ml d’air à une
pression de 100 kPa. Le pneu peut contenir environ 2,5 L d’air à une pression
de 360 kPa. Combien de coups de pompe Alexandre devra-t-il donner pour gonfler
ce pneu?
1. V1 = ?
2. P1 = 100 kPa
P2 = 360 kPa
V2 = 2,5 L = 2500 ml
3. P1V1= P2V2
4. Calcul du volume d’air nécessaire
9000 ml
Calcul du nombre de coups de pompe
9000 ml /120 ml par coup
Alexandre devra donner 75 coups de pompe.
77
Au cours d’une fête, on gonfle des ballons à l’hélium jusqu’à ce qu’ils atteignent
un volume de 1,4 L aux conditions ambiantes. Si un ballon réussit à s’échapper,
quel sera son volume à une altitude où la pression n’est que de 68 kPa et la
température, de 25,0 °C?
1. V2 = ?
2. P1 = 101,3 kPa
T1 = 25 °C + 273 = 298 K
V1 = 1,4 L
P2 = 68 kPa
T2 = -5,0 °C +273 = 268,0 K
3. P1V1/T1=P2V2/T2
Le volume du ballon sera de 1,9 L
78
Un extincteur de 3 L contient 5,000 kg de dioxyde de carbone comprimé. Lorsqu’on
vide l’extincteur, le gaz prend de l’expansion, ce qui a la propriété d’éteindre le feu
par étouffement.
a) Si le gaz est expulsé d’un seul coup, quel sera le volume de gaz qui
s’échappera aux conditions ambiantes?
b) Lors d’un incendie, obtiendra-t-on le même volume de gaz expulsé? Expliquez
votre réponse.
1. V =?
2. P = 101,3 kPa
n = mCO2
MCO2= 5000 g
44,01 g/mol 5 113,6 mol
R 5 8,314 kPa*L/mol*K
T = 25 °C + 273 = 298 K
3. PV= nRT
4. Calcul du volume total
V = 2778,4 L
Calcul du volume réel
Il reste 3 L dans l’extincteur.
Donc, 2778 L-3 L = 2775 L
Le volume du gaz qui s’échappera sera de 2775 L.
b)Non, le volume sera plus grand, puisque le volume est directement proportionnel
à la température.
79
À une température de 20 °C, deux bouteilles identiques contiennent chacune la
même masse de gaz. Une bouteille contient du dihydrogène et l’autre contient de
l’hélium. Quel énoncé concernant la pression dans chacune des bouteilles est vrai?
Expliquez pourquoi.
a) La pression exercée par le dihydrogène est quatre fois plus grande que celle
exercée par l’hélium.
b) La pression exercée par le dihydrogène est deux fois plus grande que celle
exercée par l’hélium.
c) La pression exercée par le dihydrogène est égale à la pression exercée
par l’hélium.
d) La pression exercée par le dihydrogène est deux fois plus petite que celle
exercée par l’hélium.
L’énoncé b) est vrai. Comme la masse molaire du dihydrogène est deux fois plus petite que celle
de l’hélium, pour une même masse, il y aura deux fois plus de molécules de dihydrogène que
d’hélium. Comme la pression est directement proportionnelle au nombre de particules de gaz,
la pression du dihydrogène sera deux fois plus grande que celle de l’hélium.
80
Au cours d’une expérience en laboratoire,
Alexis a noté les données rassemblées
dans le tableau ci-contre.
Quel est le gaz contenu dans la seringue
parmi les suivants: H2, N2, O2 ou CO2 ?
Expliquez votre réponse.
Volume de gaz contenu dans la seringue= 75 ml
Masse de la seringue vide =76,583 g
Masse de la seringue contenant le gaz =76,670 g
Température =22,6 °C
Pression du gaz =102,6 kPa
1. M =?, donc n =?
2. P = 102,6 kPa
V = 75 ml = 0,075 L
R = 8,314 kPa*L/mol*K
T =22,6 °C + 273 = 295,6 K
Calcul de la masse du gaz
m = 76,670 g- 76,583 g = 0,087 g
3. PV= nRT
n = 0,0031 mol
Calcul de la masse molaire du gaz
M = 28 g/mol
Le gaz contenu dans la seringue est probablement du diazote, puisque sa masse molaire
se rapproche de 28 g/mol.
81
Magali recueille un échantillon d’argon à 100,0 °C et 330,0 kPa.
a) Quel est le volume molaire de l’argon dans ces conditions?
b) Combien d’atomes d’argon contient ce volume? Expliquez votre réponse.
c) Si on remplace l’argon par de l’hélium, le volume molaire de ce gaz dans
les mêmes conditions reste le même. Expliquez pourquoi.
d) Si on augmente la pression, qu’adviendra-t-il du volume molaire de l’argon?
Expliquez votre réponse.
1. V = ?
2. P = 330,0 kPa
n = 1 mol
R = 8,314 kPa*L/mol*K
T = 100,0 °C +273 = 373,0 K
3. PV=nRT
V = 9,397 L
Le volume molaire de l’argon est de 9,397 L/mol.
b) Combien d’atomes d’argon contient ce volume? Expliquez votre réponse.
Ce volume contient 6,02 1023 atomes d’argon, puisque le volume molaire correspond au
volume d’une mole de gaz.
c) Si on remplace l’argon par de l’hélium, le volume molaire de ce gaz dans
les mêmes conditions reste le même. Expliquez pourquoi.
Le volume molaire de l’hélium est de 9,397 L/mol, puisque le volume molaire ne dépend pas
de la nature du gaz qu’il contient, mais uniquement de la température et de la pression.
d) Si on augmente la pression, qu’adviendra-t-il du volume molaire de l’argon?
Expliquez votre réponse.
Si on augmente la pression, le volume molaire va diminuer, puisqu’il y a une relation
inversement proportionnelle entre la pression et le volume.
82
Pour chaque questions, écrivé les réponse concernant un gaz parfait et un gaz réel
a) Que se produit-il
si on diminue
la température
jusqu’à 0 K?
b) Quelle est la valeur
du volume molaire
à TPN?
c) Dans quelles
conditions de
température et de
pression la valeur
de la constante R
est-elle de 8,314
kPa*L/mol*K?
GP: Il demeure en phase gazeuse jusqu’à
ce qu’il atteigne 0 K.
GR: Il se liquéfie avant d’atteindre 0 K.
b) GP:
Le volume molaire est de 22,4 L
à TPN.
GR:Le volume molaire est autour
de 22,4 L à TPN.
c) GP:
La constante R vaut
8,314 kPa*L/mol*K quelles que
soient les conditions de température
et de pression.
GR:La constante R vaut
8,314 kPa*L/mol*K seulement
à haute température et à basse
pression.
83
Andréanne veut gonfler 120 ballons de 20,0 L avec de l’hélium. Le fournisseur
indique que ce gaz se vend dans des bouteilles de 25 L dont la pression interne
est de 6000 kPa à une température de 25 °C. Si la température dans la pièce est
de 20 °C et que la pression atmosphérique est de 100 kPa au moment de gonfler
les ballons, combien de bouteilles Andréanne devra-t-elle acheter?
1. Je calcule le volume de gaz produit
par bouteille d’hélium.
V2 = ?
2. V1 =25 L
P1 = 6000 kPa
T1 = 25 °C + 273 = 298 K
T2 = 20 °C + 273 = 293 K
P2 = 100 kPa
3. P1V1/T1=P2V2/T2
4. Calcul du volume disponible par bouteille
V2 =1475 L
Comme il restera 25 L de gaz dans la bouteille :
1475 L - 25 L = 1450 L
Chaque bouteille d’hélium peut produire 1450 L.
Calcul du volume nécessaire pour gonfler tous les ballons
20,0 L X 120 = 2400 L
Calcul du nombre de bouteilles
2400 L /1450 L par bouteilles
= 1,66 bouteille
Andréanne devra acheter 2 bouteilles d’hélium de 25 L.
84
Un ballon de verre de 2,5 L contient 3,8 g de méthane (CH4). On vide le ballon et
on remplace le méthane par du néon (Ne). Si la température et la pression n’ont
pas changé durant l’échange, quelle masse de néon contient le ballon?
1. mNe = ?
2. V, T et P sont constants.
mCH4 = 3,8 g
3. Calculer le nombre de moles de méthane :
nCH4 = 0,24 mol
Calcul de la masse de Ne
mNe= 4,8 g
85
Une bonbonne de 10 L contient un mélange gazeux constitué d’hélium, de néon,
d’argon et de krypton. Voici la pression partielle de chacun des gaz dans le mélange.
Hélium: 200 kPa
Néon: 150 kPa
Argon: 150 kPa
Krypton: 100 kPa
a) Quel gaz occupe le plus grand espace? Expliquez votre réponse.
b) Quel gaz possède la plus grande énergie cinétique? Expliquez votre réponse.
c) Quel gaz frappe les parois de la bonbonne avec le plus de force? Expliquez
votre réponse.
d) Quel gaz contient le plus grand nombre de particules? Expliquez votre réponse.
e) Quelle est la pression totale du mélange?
f) Quelle est la proportion, en pourcentage, de l’hélium dans le mélange?
a) Quel gaz occupe le plus grand espace? Expliquez votre réponse.
Les gaz occupent tout l’espace disponible. Les quatre gaz occupent donc le même espace
puisqu’ils sont mélangés dans le même contenant.
b) Quel gaz possède la plus grande énergie cinétique? Expliquez votre réponse.
Les quatre gaz possèdent la même énergie cinétique puisqu’ils sont à la même température.
c) Quel gaz frappe les parois de la bonbonne avec le plus de force? Expliquez
votre réponse.
Le krypton frappe les parois avec le plus de force, puisque sa masse molaire est la plus grande.
d) Quel gaz contient le plus grand nombre de particules? Expliquez votre réponse.
L’hélium contient le plus grand nombre de particules, puisque sa pression partielle
est plus grande que celle des autres gaz.
e) Quelle est la pression totale du mélange?
600 kPa
f)3.P_pA=PT (nA/nT)
nHe = 33,3 %
86
Le technicien d’un laboratoire remplit un contenant avec 0,90 g de CO2. Il note
alors une pression de 100 kPa et une température de 20 °C. Il vide le contenant
et le remplit de nouveau avec 0,68 g d’un gaz inconnu. Il note alors une pression
de 235 kPa et une température de 60 °C. Quelle est la masse molaire de ce
gaz inconnu?
Voici une façon de résoudre ce problème :
1. Mx = ? nx = ?
2. P1 = 100 kPa
n1 = 0,90 g / 44,01 g/mol = 0,020 mol
T1 = 20 °C + 273 = 293 K
P2 = 235 kPa
T2 = 60 °C + 273 = 333 K
3. P1/n1T1=P2n2/T2
Calcul du nombre de moles du gaz inconnu
n2= 0,041 mol
Calcul de la masse molaire du gaz inconnu
0,68 g/ 0,041 mol = 16,6 g/mol
La masse molaire du gaz inconnu est de 17 g/mol.
87
Un poisson relâche des bulles de gaz de 0,80 ml à une profondeur de 20 m sous
l’eau, où la température n’est que de 8,0 °C. Une fois parvenues à la surface,
juste avant d’éclater, les bulles atteignent un volume trois fois plus grand. Si la
pression atmosphérique est de 102,3 kPa et que la pression dans l’eau augmente
de 100,0 kPa à chaque 10 m, quelle est la température mesurée à la surface de
l’eau?
1. T2 = ?
2. P1 = 102,3 kPa + 2 x 100,0 kPa = 302,3 kPa
V1 = 0,80 ml
T1 = 8,0 °C + 273 = 281,0 K
V2 = 0,80 ml x 3 = 2,40 ml
P2 = 102,3 kPa
3. P1V1/T1=P2V2/T2
La température à la surface de l’eau est de 285 K, soit 12 °C.
88
Une étudiante recueille un certain volume de dihydrogène par déplacement d’eau,
à une pression de 102,6 kPa. Elle détermine que l’échantillon contient
2,00 1023 moles de dihydrogène et 6,0 1025 moles de vapeur d’eau.
À quelle température le dihydrogène a-t-il été recueilli?
1. PpH2O =?
2. nH2 = 2,00 x 10^-3 mol
nH2O = 6,0 x 10^-5 mol
PT = 102,6 kPa
nT = 2,00x 10^-3 mol + 6,0x 10^-5 mol = 2,06 x10^-3 mol
3. P_pA=PT (nA/nT)
PpH2O = 2,99 kPaS elon l’ANNEXE 4, le gaz a été recueilli à une température de 24 °C, puisque la pression
de la vapeur d’eau est de 3,0 kPa.
89
Dans un ballon de 10,0 L, 2,00 L d’argon ayant une pression de 250 kPa sont
mélangés avec 2,50 L de krypton ayant une pression de 300 kPa. Quelle sera la
pression totale dans le ballon après le mélange, si on considère que la température
est demeurée constante?
1. PT =?
2. PAr = 250 kPa avec V = 2,00 L
PKr = 300 kPa avec V = 2,50 L
V du mélange = 10,0 L
3. P1V1= P2V2
Calculer la PpAr dans le ballon de
10 L
PpAr = 50 kPa
Calcul de la PpKr dans le ballon de
10 L
PpKr =75,0 kPa
Calcul de la pression totale
PT = 50,0 kPa + 75,0 kPa = 125 kPaLa pression totale dans le ballon sera de 125 kPa.
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