Les concepts et formules de base sont établis au niveau d'un enseignement du secondaire. Cette matière est probablement la principale difficulté rencontrée par les élèves.

1. 2 H2 + O2 → 2 H2O
1

2. 2 H2 + O2 → 2 H2O
2.106 molécules de dihydrogène + 106 molécules de dioxygène → 2.106 molécules d’eau
6 molécules de dihydrogène + 3 molécules de dioxygène → 6 molécules d’eau
4 molécules de dihydrogène + 2 molécules de dioxygène → 4 molécules d’eau
100 molécules de dihydrogène + 50 molécules de dioxygène → 100 molécules d’eau
Niveau macroscopique 2 moles de dihydrogène + 1 mole de dioxygène → 2 moles d’eau
12.1023 molécules de dihydrogène + 6.1023 molécules de dioxygène → 12.1023 molécules d’eau1moled’objetsestune
collectionde6.1023objets
Niveau microscopique 2 molécules de dihydrogène + 1 molécule de dioxygène → 2 molécules d’eau
masse d’une mole d’objets = masse molaire (M) de l’objet = 6.1023.(masse d’un objet)
On connaît actuellement les masses molaires (moyennes) des atomes de (presque) tous les éléments
M(H) = 1,0 g/mol M(C) = 12,0 g/mol M(O) = 16,0 g/mol M(Cl) = 35,5 g/mol
M(H2) = 2 g/mol M(O2) = 32 g/mol M(H2O) = 18 g/mol
2.(2 g) de dihydrogène réagissent avec 32 g de dioxygène pour former 2.(18 g) d’eau
2

3. 2 H2 + O2 → 2 H2O3 H2 + N2 → 2 NH3
Ces trois bilans
existent toujours 3 moles de dihydrogène + 1 mole de diazote → 2 moles d’ammoniac
3 molécules de dihydrogène + 1 molécule de diazote → 2 molécules d’ammoniac
6 g de dihydrogène + 28 g de diazote → 34 g d’ammoniac
Quelle masse de diazote réagira avec 100 g de dihydrogène ? Quelle masse d’ammoniac sera obtenue ?
pour former 100 + 467 = 567 g d’ammoniac si la réaction est complète.
Quelle masse d’ammoniac sera obtenue si le rendement de la réaction est de 83 % ?
1 g de dihydrogène réagit avec 28/6 g de diazote
un rendement de 1 % fournit 567/100 g d’ammoniac
100 g de dihydrogène réagissent avec (28.100)/6 = 467 g de diazote
un rendement de 83 % fournit (567.83)/100 = 471 g d’ammoniac
6 g de dihydrogène réagissent avec 28 g de diazoteEnoncé
un rendement de 100 % fournit 567 g d’ammoniacEnoncé
3

4. 3 H2 + N2 → 2 NH3
Est-ce que le nombre total d’atomes est conservé durant la réaction ?
Est-ce que le nombre total de molécules est conservé durant la réaction ?
Oui, toujours (ici, 8 atomes ou 8 moles d’atomes)
Non (ici, 4 molécules → 2 molécules)
Est-ce que la masse de 3 moles de dihydrogène est supérieure à celle d’une mole de diazote ? Non
Est-ce que la masse de 3 molécules de dihydrogène est supérieure à celle de deux atomes d’azote ? Non
Quelle masse de diazote est nécessaire pour former 18.1025 molécules d’ammoniac?
18.1025 molécules d’ammoniac correspondent à 18.1025/6.1023 = 30 moles d’ammoniac
il faut engager 30/2 = 15 moles de diazote soit 15.28 = 420 g de diazote
Macroscopique
Microscopique
Que se passera-t-il si on met en réaction complète 5 moles de H2 et 1 mole N2 ?
La mole de diazote consommera 3 moles de dihydrogène, il restera finalement
un excès de 5 - 3 = 2 moles de dihydrogène.
Le dihydrogène est en excès
Que se passera-t-il si on met en réaction complète 168 g H2 et 168 g N2 ?
Le dihydrogène est en excès
ou
le diazote est en défaut
On met en jeu 168/2 = 84 moles H2 et 168/28 = 6 moles de N2.
La réaction exige de faire réagir 3 fois plus de molécules de dihydrogène que de diazote.
N2 consomme 6.3 = 18 moles de H2 et il restera finalement 84 – 18 = 66 moles H2. 4

5. m = n.M mol.(g/mol) → g
Quelle est la masse de 52 moles d’acide sulfurique (H2SO4) ? M(H) = 1 g/mol M(O) = 16 g/mol M(S) = 32 g/mol
masse d’une mole d’acide sulfurique = M(H2SO4) = 2.1 + 32 + 4.16 = 98 g/mol
masse de 52 moles d’acide sulfurique = n.M = 52.M(H2SO4) = 52.98 = 5096 g
Quelle est la masse de 10 milliards de molécules d’acide nitrique (HNO3) ?
M(H) = 1 g/mol M(O) = 16 g/mol M(N) = 14 g/mol
n = 10.109/6.1023 = 1,67.10-14 mol M(HNO3) = 1 + 14 + 3.16 = 63 g/mol
m = n.M = 1,67.10-14.63 = 1,05.10-12 g = 0,00000000000105 g  masse d’une bactérie
La masse totale des océans terrestres est évaluée à 1,4.1021 kg. A combien de molécules d’eau cela correspond-il ?
n = m/M = 1,4.1024/18 = 7,8.1022 mol soit n(molécules) = 7,8.1022.6.1023 = 4,7.1046 molécules
Douze œufs de poule (tous de masses différentes) ont une masse totale de 720 g. Quelle est la masse molaire moyenne
de ces œufs ?
m(moyenne d’un œuf) = 720/12 = 60 g → M(moyenne) = 60.6.1023 = 3,6.1025 g/mol
5

6. m = n.M mol.(g/mol) → g
On mélange des masses égales de fer et de soufre dans le but de synthétiser le sulfure de fer FeS.
Quel est le réactif en excès ? M(Fe) = 56 g/mol M(S) = 32 g/mol
Fe + S → FeS il faut mettre en jeu des quantités égales (pas des masses égales !) de réactifs
Pour, par exemple, 100 g de chaque réactif : n(Fe) = 100/56 = 1,79 mol n(S) = 100/32 = 3,13 mol
comme 1,79 < 3,13 le soufre est en excès
On mélange des masses égales de fer et de soufre dans le but de synthétiser le sulfure de fer FeS2 (la pyrite).
Quel est le réactif en excès ? M(Fe) = 56 g/mol M(S) = 32 g/mol
Fe + 2 S → FeS2 il faut mettre en jeu, en quantité, deux fois plus de soufre que de fer
Pour, par exemple, 100 g de chaque réactif : n(Fe) = 100/56 = 1,79 mol n(S) = 100/32 = 3,13 mol
comme 2.1,79 = 3,58 > 3,13 le fer est en excès
Quelle est la masse égale au douzième de la masse d’un atome de 12C si M(12C) = 12,000 g/mol (exactement) ?
m = (1/12).(12/6.1023) = 1/6.1023 = 1,67.10-24 g = 1 unité de masse atomique (u)
= 1 dalton (Da)
6

7. m = n.M mol.(g/mol) → g
Initialement, la mole a été définie (très logiquement)
par le nombre d’atomes dans exactement 1 g de
l’élément le plus léger (H, un mélange de 2 isotopes).
M(H) = 1 g/mol (exactement)
Actuellement, la mole est définie (pour des raisons
pratiques) par le nombre d’atomes dans exactement
12 g de l’isotope 12 du carbone.
M(12C) = 12 g/mol (exactement)
NA = 6,022140857.1023 mol-1 (arrondi à 6.1023 mol-1)
La meilleure détermination actuelle de la masse d’un atome de 12C est : 1,992646849.10-23 g
La meilleure détermination actuelle de la constante d’Avogadro (NA) est : 12/1,992646849.1023 mol-1
7
Le nombre d’Avogadro (= nombre d’objets dans une mole d’objets) est forcément un nombre entier.
Ce nombre est-il pair ou impair ?
Rechercher sur Internet les méthodes de détermination du nombre d’Avogadro.

8. m = n.M mol.(g/mol) → g
On a mesuré les masses de 5 huîtres de calibres différents : 35 g, 100 g, 80 g, 120 g et 40 g.
Calculer la masse moyenne de ces huîtres.
m(moyenne) = (35 + 100 + 80 + 120 + 40)/5 = 75 g
On a constitué un lot d’huîtres composé de 15 % d’huîtres de 50 g, 45 % d’huîtres de 80 g
et 40 % d’huîtres de 110 g. Calculer la masse moyenne de ces huîtres.
m(moyenne) = (50.15 + 80.45 + 110.40)/100 = 87,5 g
Le brome terrestre est composé de deux isotopes stables : 50,69 % de 79Br de masse molaire 78,9183376 g/mol
et 49,31 % de 81Br de masse molaire 80,9162911 g/mol. Calculer la masse molaire moyenne du brome.
M(Br) = (78,9183376.50,69 + 80,9162911.49,31)/100 = 79,904 g/mol
L’air sec est composé principalement de 78,1 % de diazote (28 g/mol), 20,9 % de dioxygène (32 g/mol)
et 1 % d’argon (40 g/mol). Calculer la masse molaire moyenne de l’air.
M(air) = (28.78,1 + 32.20,9 + 40.1)/100 = 28,96 g/mol
C’est la masse molaire d’une « molécule d’air » … qui n’existe pas.
8

9. 𝜸 =
𝒎
𝑽
𝒈 𝑳 𝑪 =
𝒏
𝑽
𝒎𝒐𝒍 𝑳
Calculer la concentration massique et la concentration molaire d’une solution de 10 g de saccharose (C12H22O11) dans
270 mL d’eau.
 = m/V = 10/0,270 = 37,04 g/L n = m/M = 10/342 = 0,029 mol C = n/V = 0,029/0,27 = 0,11 mol/L = 0,11 M
On ajoute 25 mL d’eau à 50 mL une solution de saccharose de concentration massique égale à 37,04 g/L. Calculer les
nouvelles concentrations  et C.
sans perte de masse !
Après dilution
final = m/Vfinal
Avant dilution
initial = m/Vinitial
50 mL
initial = 37,04 g/L
75 mL
final = ?
+ 25 mL 𝜸 𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 = 𝜸𝒊𝒏𝒊𝒕𝒊𝒂𝒍 ∙
𝑽𝒊𝒏𝒊𝒕𝒊𝒂𝒍
𝑽 𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍
= 37,04.0,025/0,075 = 12,35 g/L
𝑪 𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 = 𝑪𝒊𝒏𝒊𝒕𝒊𝒂𝒍 ∙
𝑽𝒊𝒏𝒊𝒕𝒊𝒂𝒍
𝑽 𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍
= 0,11.0,025/0,075 = 0,037 mol/L
(Vinitial/Vfinal est le facteur de dilution)

10. 10
𝜸 =
𝒎
𝑽
𝒈 𝑳 𝑪 =
𝒏
𝑽
𝒎𝒐𝒍 𝑳
On mélange 35 mL d’une solution 0,1 M d’acide chlorhydrique et 52 mL d’une solution 0,05 M en acide nitrique.
Quelles sont les concentrations finales en acide dans le mélange ?
n(HCl) = C.V = 0,1.0,035 = 0,0035 mol n(HNO3) = C.V = 0,05.0,052 = 0,0026 mol
C(HCl) = n/V = 0,0035/0,087 = 0,040 M C(HNO3) = n/V = 0,0026/0,087 = 0,030 M
On mélange 35 mL d’une solution 0,1 M d’acide chlorhydrique et 52 mL d’une solution 0,05 M en acide chlorhydrique.
Quelle est la concentration finale en acide dans le mélange ?
n(HCl) = C1.V1 + C2.V2 = 0,1.0,035 + 0,05.0,052 = 0,0061 mol C(HCl) = n/V = 0,0061/0,087 = 0,070 M
Quelle est la concentration molaire de l’eau dans l’eau pure si sa masse volumique est de 1 g/mL ?
D’après l’énoncé, 1 litre d’eau a une masse de 1000 g, ce qui correspond à 1000/18 = 55,56 moles
C = n/V = 55,56/1 = 55,56 mol/L.
La concentration de l’eau dans la glace est-elle supérieure ou inférieure à 55,56 mol/L ?

11. 11
𝜸 =
𝒎
𝑽
𝒈 𝑳 𝑪 =
𝒏
𝑽
𝒎𝒐𝒍 𝑳
Quel volume d’une solution 0,1 M en NaCl faut-il prélever pour préparer 250 mL d’une solution 0,03 M ?
sans perte de matière !
𝑪 𝒑𝒓𝒊𝒔𝒆 ∙ 𝑽 𝒑𝒓𝒊𝒔𝒆 = 𝒏 = 𝑪 𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍𝒆 ∙ 𝑽 𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍
𝑽 𝒑𝒓𝒊𝒔𝒆 = 𝑽 𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 ∙
𝑪 𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍
𝑪 𝒑𝒓𝒊𝒔𝒆
= 0,250.0,03/0,1 = 0,075 L = 75 mL
Cprise = 0,1 mol/L 250 mL
Cfinale = 0,03 M
Cprise.Vprise = n
Quel volume d’une solution 0,01 M en H2SO4 sera nécessaire pour neutraliser 50 mL d’une solution 0,1 M en
Na2CO3 selon l’équation : H2SO4 + Na2CO3 → Na2SO4 + 2 CO2 + 2 H2O ?
La prise de solution de carbonate de sodium renferme : C.V = 0,1.0,050 = 0,005 mole de Na2CO3. Il faudra donc
ajouter cette même quantité d’acide sulfurique soit : V = n/C = 0,005/0,1 = 0,050 L = 50 mL.

12. 12
𝜸 =
𝒎
𝑽
𝒈 𝑳 𝑪 =
𝒏
𝑽
𝒎𝒐𝒍 𝑳
On dispose d’une solution 0,1 M en A et d’une autre solution 0,2 M en B. Quels volumes de prise VA et VB de
chaque solution faut-il faire pour obtenir 126 mL d’un mélange 0,05 M en A et B ?
CA = 0,1 M
126 mL
CA = 0,05 M
CB =0,05 M
CB = 0,2 M
VA VB
Dans le mélange final :
n(A) = 0,05.0,125 = 0,00625 mol = n(B)
CA.VA = 0,1.VA = 0,2.VB = CB.VB
VA = 2.VB
D’autre part : VA + VB = 0,126 L = 126 mL
VA =84 mL VB = 42 mL
Une solution de composition CA = 0,03 M et CB = 0,60 M est obtenue en mélangeant 35 mL d’une solution de
A et 45 mL d’une solution de B. Quelles sont les concentrations en A et B des prises ?
n(A) = C.V = 0,03.0,080 = 0,0024 mol → CA(prise) = n(A)/V(prise) = 0,0024/0,035 = 0,069 M
n(B) = C.V = 0,60.0,080 = 0,0480 mol → CB(prise) = n(B)/V(prise) = 0,0480/0,045 = 1,07 M