On dispose d'un échantillon d'air d'un volume V=17{,}4\text{ L}.
Quelle est la composition approximative de l'air ?
On sait que l'air est composé approximativement de \dfrac{4}{5} de diazote \ce{(N2)} et de \dfrac{1}{5} de dioxygène \ce{(O2)}.
Cela correspond donc à :
\dfrac{4}{5} \times 100 = 80\text{ \%} \text{ de } \ce{N2}\\\dfrac{1}{5} \times 100 = 20\text{ \%} \text{ de } \ce{O2}
La composition approximative de l'air est donc de 80 % de \ce{N2} et de 20 % de \ce{O2}.
Quelle est la masse molaire du dioxygène (notée M_{\ce{O2}}) et du diazote (notée M_{\ce{N2}}) ?
Données :
- La masse molaire de l'azote est M_\ce{N}=14{,}0\text{ g.mol}^{-1}.
-
La masse molaire de l'oxygène est M_\ce{O}=16{,}0\text{ g.mol}^{-1}.
La masse molaire d'une molécule s'obtient en additionnant la masse molaire des atomes qui la compose.
D'où le calcul de la masse molaire du diazote :
M_{\ce{N2}}=2 \times M_\ce{N}\\M_{\ce{N2}}=2 \times 14{,}0\\M_{\ce{N2}}=28{,}0\text{ g.mol}^{-1}
Et celui de la masse molaire du dioxygène :
M_{\ce{O2}}=2 \times M_\ce{O}\\M_{\ce{O2}}=2 \times 16{,}0\\M_{\ce{O2}}=32{,}0\text{ g.mol}^{-1}
La masse molaire du diazote est donc M_{\ce{N2}}=28{,}0\text{ g.mol}^{-1} et la masse molaire du dioxygène M_{\ce{O2}}=32{,}0\text{ g.mol}^{-1}.
Quelle est la masse molaire approximative de l'air M_{\text{air}} ?
En utilisant la composition approximative de l'air, on peut estimer sa masse molaire :
M_{\text{air}}=\dfrac{4}{5} \times M_{\ce{N2}}+\dfrac{1}{5} \times M_{\ce{O2}}\\M_{\text{air}}=\dfrac{4}{5} \times 28{,}0+\dfrac{1}{5} \times 32{,}0\\\\M_{\text{air}}=28{,}8\text{ g.mol}^{-1}
La masse molaire approximative de l'air est donc de 28{,}8\text{ g.mol}^{-1}.
Quelle est la quantité de matière n contenue dans notre échantillon de gaz ?
Donnée :
Le volume molaire des gaz est V_m=24{,}0\text{ L.mol}^{-1}.
La quantité de matière d'un gaz s'obtient avec la relation :
n=\dfrac{V}{V_m}\\n=\dfrac{17{,}4}{24{,}0}\\n=7{,}25.10^{-1}\text{ mol}
La quantité de matière contenue dans l'échantillon est donc de 7{,}25.10^{-1}\text{ mol}.
Quelle est la masse d'air m contenue dans l'échantillon ?
On connait la relation entre la quantité de matière n, la masse m et la masse molaire M :
n=\dfrac{m}{M}
On en déduit la relation :
m=n \times M\\m=7{,}25.10^{-1} \times 28{,}8\\m=20{,}9\text{ g}
La masse de l'air contenue dans l'échantillon est donc de 20,9 g.