Cours en ligne physique chimie en Première

Chapitres physique-chimie en Première

Exercices corrigés structure et propriétés de la matière en 1ère

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Résumé de cours Exercices et corrigés

Cours en ligne de physique-chimie en Première

Ces exercices corrigés au niveau 1ère pour la spécialité physique chimie sur la structure et propriétés de la matière pourront vous aider à mieux comprendre les notions de mole, de quantité de matière. Vous pourrez mieux appréhender les exercices sur le mélange de solution et le principe du relargage. Si vous rencontrez des difficultés sur ces notions ou si vous souhaitez vous exercer encore plus, vous pouvez suivre des cours particuliers de physique chimie via notre plateforme.

Vous pouvez consulter d’autres exercices et corrigés de physique chimie en première sur notre site : Statique des fluides, Mouvement et forces, Aspects énergétiques des phénomènes électriques, Théorème de l’énergie cinétique, etc.

QCM sur la structure et propriétés de la matière en 1ere

Question 1 :

Les liaisons hydrogène assurant la cohésion d’un solide moléculaire s’établissent

a. entre deux atomes d’hydrogène d’une même molécule

b. entre deux atomes d’hydrogène de deux molécules distinctes

c. entre un atome d’hydrogène et un doublet non liant d’un autre atome de la même molécule

d. entre un atome d’hydrogène et un doublet non liant d’un autre atome d’une autre molécule

Question 2 :

Voici deux étapes de la dissolution d’un solide ionique

a. la solvatation et la dilatation

b. la dispersion et la dilatation

c. la solvatation et la dispersion

Question 3 :

3. Quand on dissout $0,20~\mathrm{mol}$ du solide ionique sulfate de potassium $\mathrm{K_2(SO_4)_{(s)}}$ dans $V=4,0~\mathrm{L}$ d’eau, la concentration en ions potassium $\mathrm{K^+}$ dans la solution vaut

a. $[\mathrm{K^+}]=0,8~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$

b. $[\mathrm{K^+}]=0,10~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$

c. $[\mathrm{K^+}]=0,05~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$

Corrigé du QCM de 1ère sur la structure et propriétés de la matière

Question 1 :

La liaison hydrogène qui permettent la cohésion d’un solide moléculaire s’établit entre deux molécules distinctes, entre un atome d’hydrogène et un doublet non liant d’un autre atome.

Notons qu’il peut exister des liaisons hydrogène intramoléculaires, au sein d’une même molécule.

Question 2 :

La dilatation n’a rien à voir avec la dissolution.

L’autre étape non citée est la dissociation.

Question 3 :

Le tableau d’avancement indique que la quantité de matière d’ion potassium dans l’état final vaut

$n_f(\mathrm{K^+})=2x_f$ avec $x_f=0,20~\mathrm{mol}$

donc $n_f(\mathrm{K^+})=0,40~\mathrm{mol}$

On en déduit

$[\mathrm{K^+}]=\dfrac{n_f}{V}=0,10~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$

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Exercices sur la structure et propriétés de la matière en 1ère

Exercice sur le mélange de solutions

On donne les masses molaires

$M_{Na}=23,0~\mathrm{g\cdot mol^{-1}}$

$M_{C\ell}=35,5~\mathrm{g\cdot mol^{-1}}$

$M_{Zn}=65,4~\mathrm{g\cdot mol^{-1}}$

Les ions associés sont

$\mathrm{Na^+,~C\ell^-~\mathrm{et}~Zn^{2+}}$

a. Quelles sont les formules des solides ioniques chlorure de sodium et chlorure de zinc ?

b. On dissout $m_1=100~\mathrm{g}$ de chlorure de sodium dans $V_1=2,0~\mathrm{L}$ d’eau.

Calculer la concentration en ions chlorure et celle en ions sodium dans cette solution $S_1$

c. On dissout $m_1=100~\mathrm{g}$ de chlorure de sodium dans $V_2=2,5~\mathrm{L}$ d’eau.
Calculer la concentration en ions chlorure et celle en ions zinc dans cette solution $S_2$

d. On prélève $V_0$ =1,0 L de la solution $S_1$ et $V_0=$ 1,0 L de la solution $S_2$ , et on mélange les deux pour obtenir la solution $S_3$

Calculer les concentrations en ions sodium, chlorure et zinc dans la solution $S_3$ .

Exercice sur le principe du relargage

On veut extraire d’un solvant polaire un solide ionique $\mathrm{AB_{(s)}}$ ou ( $\mathrm{A^-_{(aq)},B^+_{(aq)}}$ ) en solution.

Pour cela, on utilise un autre solide ionique $\mathrm{AC_{(s)}}$ ou ( $\mathrm{A^-_{(aq)},C^+_{(aq)}}$ ) en solution, qui comporte le même anion $\mathrm{A^-}$ que le premier solide.

Ce second solide AC est beaucoup plus facilement soluble dans le solvant que le premier AB.

Cette différence se traduit par les relations suivantes :

* dans une solution saturée (c’est-à-dire non complètement dissoute) en solide AB, le produit des concentrations est constant

$[\mathrm{A^-}]\cdot[\mathrm{B^+}]=K_1$

avec $K_1=10$

* dans une solution saturée en solide AC, le produit des concentrations est constant

$[\mathrm{A^-}]\cdot[\mathrm{C^+}]=K_2$

avec $K_2=100$

* Tant que

$[\mathrm{A^-}]\cdot[\mathrm{B^+}] < K_1$

AB est complètement dissout dans le solvant

* Tant que

$[\mathrm{A^-}]\cdot[\mathrm{C^+}] < K_2$

AC est complètement dissout dans le solvant

Dans la situation initiale, on a dissout $n_1=0,50~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$ dans un litre de solvant.

a. Calculer $[\mathrm{A^-}]$ et $[\mathrm{B^+}]$ dans la solution.

b. Vérifier que AB est totalement dissout dans la solution.

c. On ajoute dans la solution $n_2=5,0~\mathrm{mol}$ du solide AC.

Calculer les concentrations $[\mathrm{A^-}]$ et $\mathrm{C^+}]$

d. Vérifier que AC est totalement dissout.

e. Pourquoi ceci provoque-t-il la précipitation du solide AB, c’est-à-dire la reformation du cristal solide au fond du bécher ?

f. Comment extraire AB ?

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Corrigé des exercices sur les propriétés de la matière en 1ere

Corrigé de l’exercice sur le mélange de solutions

a. Le solide ionique étant neutre, le chlorure de sodium a pour formule $\mathrm{NaC\ell}$ et le chlorure de zinc $\mathrm{ZnC\ell_2}$

b. La quantité de matière introduite vaut

$n(NaC\ell)=\dfrac{m}{M_{\mathrm{Na}}+M_{\mathrm{C\ell}}}$

$n(NaC\ell)=1,71~\mathrm{mol}$

Le tableau d’avancement indique que dans la solution

$n_{Na^+}=n_{C\ell^-}=n_{NaC\ell}=1,71~\mathrm{mol}$

On en déduit

$[\mathrm{Na^+}]=[\mathrm{C\ell^-}]=\dfrac{n}{V_1}$

$[\mathrm{Na^+}]_1=0,855~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$

$[\mathrm{C\ell^-}]_1=0,855~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$

c. La quantité de matière introduite vaut

$n(ZnC\ell_2)=\dfrac{m}{M_{\mathrm{Zn}}+2M_{\mathrm{C\ell}}}$

$n(ZnC\ell_2)=0,733~\mathrm{mol}$

Le tableau d’avancement indique que dans la solution

$n_{Zn^{2+}}=n_{ZnC\ell_2}=0,733~\mathrm{mol}$

et $n_{C\ell^-}=2n_{ZnC\ell_2}=1,47~\mathrm{mol}$

On en déduit

$[\mathrm{Zn^{2+}}]=\dfrac{n_{Zn^{2+}}}{V_2}$

$[\mathrm{Zn^{2+}}]_2=0,293~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$

$[\mathrm{C\ell^{-}}]=\dfrac{n_{C\ell^{-}}}{V_2}$

$[\mathrm{C\ell^-}]_1=0,587~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$

d. On calcule les quantités de matière présentes dans les deux prélèvements

$n_1(\mathrm{Na^{+}})=[\mathrm{Na^{+}}]_1V_0=0,855~\mathrm{mol}$

$n_1(\mathrm{C\ell^{-}})=[\mathrm{C\ell^{-}}]_1V_0=0,855~\mathrm{mol}$

$n_2(\mathrm{Zn^{2+}})=[\mathrm{Zn^{2+}}]_2V_0=0,293~\mathrm{mol}$

$n_2(\mathrm{C\ell^{-}})=[\mathrm{C\ell^{-}}]_2V_0=0,587~\mathrm{mol}$

On en déduit

$n_3(\mathrm{C\ell^{-}})=n_1(\mathrm{C\ell^{-}})+n_2(\mathrm{C\ell^{-}})=1,442~\mathrm{mol}$

d’où les concentrations en divisant les quantités de matière par le volume

$V_3=2V_0=2,0~\mathrm{L}$

$[\mathrm{Na^{+}}]_3=0,428~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$

$[\mathrm{C\ell^{-}}]_3=0,721~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$

$[\mathrm{Zn^{2+}}]_3=0,147~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$

Corrigé sur le principe du relargage

a. Le tableau d’avancement donne

$n_{A^-}=n_{B^+}=n_1=0,50~\mathrm{mol}$

On en déduit

$[\mathrm{A^-}]=[\mathrm{B^+}]=0,50~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$

b. On calcule le produit

$[\mathrm{A^-}]\cdot[\mathrm{B^+}]=0,25$

Cette valeur est inférieure à $K_1$ donc AB est complètement dissout.

c. Il faut penser à prendre en compte la quantité déjà présente de $\mathrm{A^-}$ dans la solution.

Le tableau d’avancement donne

$n_{A^-}=0,5+5=5,5~\mathrm{mol}$ et

$n_{C^+}=5,0~\mathrm{mol}$

On en déduit

$[\mathrm{A^-}]=5,5~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$

$[\mathrm{C^+}]=5,0~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$

d. On calcule le produit

$[\mathrm{A^-}]\cdot[\mathrm{C^+}]=27,5$

Cette valeur est inférieure à $K_2$ donc AC est complètement dissout.

e. Si on calcule la nouvelle valeur du produit

$[\mathrm{A^-}]\cdot[\mathrm{B^+}]=2,75$

Cette valeur est strictement supérieure à $K_1$ , ce qui est impossible.

Le solide AB doit donc se reformer, (c’est le « relargage ») jusqu’à ce qu’on atteigne un produit égal à $K_1$ .

f. On pourra alors extraire AB par filtration.

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Exercice sur le mélange de solutions

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Corrigé sur le principe du relargage

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