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Calculer la quantité de matière d'une espèce

Lors d'une synthèse d'une espèce chimique réalisée par un montage à reflux, l'espèce extraite est la plupart du temps récupérée en phase liquide. À partir de son volume V et connaissant sa densité d, on peut déterminer sa quantité de matière et connaître la quantité de produit ainsi synthétisé.

À l'issu d'un montage à reflux, on extrait 80 mL d'acide éthanoïque. Déterminer la quantité de matière recueillie.

Données :

  • Densité de l'acide éthanoïque \(\displaystyle{d=1,05}\)
  • Masse molaire de l'acide éthanoïque \(\displaystyle{M=60}\) g.mol−1
Etape 1

Établir la relation entre la quantité de matière n, le volume V et masse volumique p

On rappelle que la quantité de matière n, exprimée en mol, est reliée au volume V (en litres), à la masse molaire de l'espèce synthétisée M (en g.mol−1) et à sa masse volumique p par la relation :

\(\displaystyle{n=\dfrac{m}{M}=\dfrac{\rho\times V}{M}}\)

La quantité de matière n est reliée au volume V, à la masse molaire de l'espèce synthétisée M et à sa masse volumique \(\displaystyle{\rho}\) par la relation :

\(\displaystyle{n=\dfrac{m}{M}=\dfrac{\rho\times V}{M}}\)

Etape 2

Repérer le volume V de produit synthétisé

On repère le volume V de produit synthétisé donné dans l'énoncé. Le volume doit être exprimé en litres. Si ce n'est pas le cas, on effectue les conversions nécessaires.

Le volume d'acide éthanoïque est :

\(\displaystyle{V=80}\) mL

Soit :

\(\displaystyle{V=8 \times10^{-2}}\) L

Etape 3

Associer la densité au produit synthétisé

On repère dans l'énoncé la densité de l'espèce synthétisée.

La densité de l'acide éthanoïque est :

\(\displaystyle{d=1,05}\)

Etape 4

Déterminer la masse volumique p de l'espèce synthétisée

On détermine la masse volumique de l'espèce synthétisée p (en g.L−1) à partir de sa densité d et de la masse volumique de l'eau \(\displaystyle{\rho_e}\) ( \(\displaystyle{\rho_e=1\ 000}\) g.L−1), en utilisant la formule suivante :

\(\displaystyle{\rho=d\times\rho_e}\)

La masse volumique p se déduit de la densité :

\(\displaystyle{\rho=d\times\rho_e}\) avec \(\displaystyle{\rho_e=1\ 000}\) g.L−1

\(\displaystyle{\rho=1,05 \times\ 1\ 000}\)

\(\displaystyle{\rho=1\ 050}\) g.L−1

Etape 5

Effectuer l'application numérique

On effectue le calcul de la quantité de matière n à l'aide de la relation précédente. Le résultat doit être exprimé en mol.

Ainsi, la quantité de matière recueillie en acide éthanoïque est :

\(\displaystyle{n=\dfrac{1\ 050\times \left(8\times10^{-2}\right) }{60}}\)

\(\displaystyle{n=1,4}\) mol

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