Calcul de la Masse Molaire du Chlorure de Sodium (NaCl)
Contexte : La Masse MolaireLa masse d'une mole d'une substance chimique (atome, molécule, ion...). Elle s'exprime en grammes par mole (g/mol)..
En chimie, il est essentiel de pouvoir quantifier la matière. La moleL'unité de quantité de matière dans le Système International. Une mole contient environ 6,022 x 10²³ entités (atomes, molécules...). C'est le nombre d'Avogadro. est l'unité de base pour cela, mais on ne peut pas compter les atomes ou les molécules directement ! On utilise donc leur masse. La masse molaire est la masse d'une mole d'une substance. Cet exercice vous guidera pas à pas pour calculer la masse molaire d'un composé simple et très connu : le chlorure de sodium (NaCl), plus communément appelé sel de table. Nous utiliserons le tableau périodiqueTableau qui classe tous les éléments chimiques connus en fonction de leur numéro atomique, configuration électronique et propriétés chimiques récurrentes. pour trouver les masses atomiques molairesLa masse d'une mole d'atomes d'un élément chimique spécifique. On la trouve généralement dans le tableau périodique, exprimée en g/mol. nécessaires.
Remarque Pédagogique : Cet exercice vous apprendra à décomposer une formule chimique simple, à utiliser les informations du tableau périodique et à additionner les masses atomiques pour trouver la masse molaire d'un composé ionique binaire. C'est une compétence fondamentale en chimie.
Objectifs Pédagogiques
- Identifier les éléments chimiques présents dans la formule NaCl.
- Trouver la masse atomique molaire de l'élément Sodium (Na) dans le tableau périodique.
- Trouver la masse atomique molaire de l'élément Chlore (Cl) dans le tableau périodique.
- Appliquer la méthode de calcul de la masse molaire pour un composé binaire.
- Exprimer correctement le résultat avec l'unité g/molGrammes par mole, l'unité standard de la masse molaire..
Données de l'étude
Masses Atomiques Molaires (arrondies)
| Élément | Symbole | Masse Atomique Molaire (M) | Unité |
|---|---|---|---|
| Sodium | Na | 23,0 | g/mol |
| Chlore | Cl | 35,5 | g/mol |
Modèle Ionique Simple du NaCl
Représentation simplifiée des ions formant le composé NaCl.
Questions à traiter
- Quels sont les deux éléments chimiques présents dans le composé NaCl ?
- Quelle est la masse atomique molaire de l'élément Sodium (Na) fournie dans les données ?
- Quelle est la masse atomique molaire de l'élément Chlore (Cl) fournie dans les données ?
- Comment calcule-t-on la masse molaire du chlorure de sodium (NaCl) à partir des masses atomiques de ses composants ? Effectuez le calcul.
- Quelle est l'unité correcte pour exprimer la masse molaire ? Donnez le résultat final complet.
Les bases sur la Masse Molaire
La masse molaire (symbole M) représente la masse d'une mole d'une substance. Pour un composé chimique, elle est calculée en additionnant les masses atomiques molaires de tous les atomes présents dans sa formule chimique.
1. Masse Atomique Molaire
Chaque élément chimique a une masse atomique molaire qui lui est propre. C'est la masse (en grammes) d'une mole d'atomes de cet élément (soit environ \(6,022 \times 10^{23}\) atomes). On trouve cette valeur dans le tableau périodique, souvent sous le symbole de l'élément. Par exemple, M(Na) \(\approx\) 23,0 \(\text{ g/mol}\).
2. Calcul pour un Composé
Pour un composé de formule \(A_x B_y\), où A et B sont des éléments et x, y sont leurs indices (le nombre d'atomes de chaque élément dans la formule), la masse molaire M(\(A_x B_y\)) est calculée comme suit :
\[ M(A_x B_y) = x \times M(A) + y \times M(B) \]
Où M(A) et M(B) sont les masses atomiques molaires respectives des éléments A et B. Pour NaCl, la formule est simple car x=1 et y=1.
Correction : Calcul de la Masse Molaire du Chlorure de Sodium (NaCl)
Question 1 : Quels sont les deux éléments chimiques présents dans le composé NaCl ?
Principe
Il s'agit de lire et d'interpréter une formule chimique simple. Les symboles des éléments sont représentés par une ou deux lettres, la première étant toujours une majuscule.
Mini-Cours
Une formule chimiqueReprésentation symbolique d'une molécule ou d'un composé ionique indiquant les types d'atomes présents et leur nombre relatif. utilise les symboles des éléments du tableau périodique. Chaque symbole commence par une majuscule. Par exemple, 'Na' représente le Sodium, et 'Cl' représente le Chlore.
Réflexions
La formule NaCl contient deux symboles distincts : 'Na' et 'Cl'. Il faut les identifier en se référant aux noms des éléments correspondants.
Schéma
Décomposition de la Formule Chimique NaCl
Points de vigilance
Faites attention à ne pas confondre les symboles. Un symbole chimique commence toujours par une majuscule, suivie (ou non) d'une minuscule. 'Cl' est un seul élément (Chlore), et non 'C' (Carbone) et 'l' (qui n'est pas un symbole, 'I' majuscule est l'Iode).
Résultat Final
Mini Fiche Mémo
Synthèse Q1 :
- Concept Clé : Lecture d'une formule chimique simple.
- Point Clé : Identifier les symboles chimiques (Na, Cl) et leurs noms (Sodium, Chlore).
Question 2 : Quelle est la masse atomique molaire de l'élément Sodium (Na) fournie dans les données ?
Principe
Il faut retrouver une valeur numérique spécifique associée à un élément donné dans un tableau de données fourni.
Mini-Cours
La masse atomique molaireLa masse d'une mole d'atomes d'un élément chimique spécifique. On la trouve généralement dans le tableau périodique, exprimée en g/mol. (M) est une propriété physique de chaque élément. Elle est listée dans le tableau périodique et représente la masse en grammes d'une mole de cet élément. Pour le Sodium (Na), son numéro atomique (Z) est 11 (signifiant 11 protons), mais sa masse molaire est d'environ 23,0 g/mol (reflétant la masse des 11 protons et des 12 neutrons en moyenne).
Donnée(s)
Le tableau des masses atomiques molaires contient les informations nécessaires.
| Élément | Symbole | Masse Atomique Molaire (M) | Unité |
|---|---|---|---|
| Sodium | Na | 23,0 | g/mol |
| Chlore | Cl | 35,5 | g/mol |
Réflexions
En cherchant la ligne correspondant au Sodium (Na) dans le tableau, on trouve la valeur de sa masse atomique molaire.
Points de vigilance
Ne confondez pas la masse atomique molaire (M) avec le numéro atomiqueLe nombre de protons dans le noyau d'un atome, qui détermine l'élément chimique. Noté Z. (Z). Le numéro atomique du Sodium est 11, mais sa masse molaire est 23,0 \(\text{g/mol}\). Assurez-vous aussi de lire la bonne ligne dans le tableau de données (Na, et non Cl).
Résultat Final
Mini Fiche Mémo
Synthèse Q2 :
- Concept Clé : Trouver une masse atomique molaire dans des données.
- Point Clé : M(Na) \(\approx\) 23,0 g/mol.
Question 3 : Quelle est la masse atomique molaire de l'élément Chlore (Cl) fournie dans les données ?
Principe
Similaire à la question précédente, il faut extraire l'information correcte du tableau pour l'élément Chlore.
Mini-Cours
La masse atomique molaire du Chlore (Cl) est d'environ 35,5 \(\text{g/mol}\). Elle n'est pas un nombre entier car le chlore naturel est un mélange de deux isotopes principaux : le Chlore-35 (environ 75,77%) et le Chlore-37 (environ 24,23%). La masse molaire est la moyenne pondérée de ces masses isotopiques.
Donnée(s)
Le tableau des masses atomiques molaires contient les informations nécessaires.
| Élément | Symbole | Masse Atomique Molaire (M) | Unité |
|---|---|---|---|
| Sodium | Na | 23,0 | g/mol |
| Chlore | Cl | 35,5 | g/mol |
Réflexions
En cherchant la ligne correspondant au Chlore (Cl) dans le tableau, on trouve la valeur de sa masse atomique molaire.
Points de vigilance
C'est une erreur fréquente d'arrondir 35,5 à 35 ou 36. En chimie, surtout pour le Chlore, il est crucial d'utiliser la valeur 35,5 (ou la précision donnée) pour obtenir un résultat correct. Vérifiez aussi que vous lisez bien la valeur pour Cl, et non Na.
Résultat Final
Mini Fiche Mémo
Synthèse Q3 :
- Concept Clé : Trouver une masse atomique molaire dans des données.
- Point Clé : M(Cl) \(\approx\) 35,5 g/mol.
Question 4 : Comment calcule-t-on la masse molaire du chlorure de sodium (NaCl) à partir des masses atomiques de ses composants ? Effectuez le calcul.
Principe (le concept physique)
Le principe fondamental est la conservation de la masse. La masse d'une mole d'un composé (sa masse molaire) est égale à la somme des masses d'une mole de chacun des atomes qui le constituent, en tenant compte de leur nombre dans la formule chimique.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
Pour calculer la masse molaire d'un composé ionique ou moléculaire, on identifie chaque type d'atome présent et le nombre d'atomes de ce type (indiqué par l'indice dans la formule). Ensuite, on multiplie le nombre d'atomes de chaque élément par sa masse atomique molaire (trouvée dans le tableau périodique) et on additionne tous ces résultats. Pour NaCl, il y a un atome de Sodium (Na) et un atome de Chlore (Cl).
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
Abordez ce calcul comme l'assemblage d'un kit. La formule NaCl vous dit que vous avez besoin d'une "pièce" Na et d'une "pièce" Cl. Il suffit d'additionner la "masse" (molaire) de chaque pièce pour obtenir la masse totale du kit assemblé. L'organisation est clé : listez les éléments, leur nombre, leur masse atomique, puis additionnez.
Normes (la référence réglementaire)
En chimie, les masses atomiques molaires sont standardisées par l'UICPA (Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée) et sont basées sur la masse de l'isotope 12 du carbone. Les valeurs utilisées dans les exercices sont souvent arrondies pour simplifier les calculs au niveau collège/lycée.
Formule(s) (l'outil mathématique)
La formule générale pour un composé \(A_x B_y\) est \(M(A_x B_y) = x \times M(A) + y \times M(B)\). Pour le cas spécifique de NaCl (où x=1 et y=1) :
Hypothèses (le cadre du calcul)
Pour ce calcul simple, les principales hypothèses sont :
- On utilise les masses atomiques molaires moyennes des éléments (tenant compte des isotopes naturels).
- Les valeurs fournies dans le tableau sont suffisamment précises pour l'exercice (arrondies à une décimale).
- La formule NaCl représente correctement la composition du composé.
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
Les chiffres nécessaires sont les masses atomiques molaires des éléments constitutifs, extraites du tableau fourni ou du tableau périodique.
| Élément | Symbole | Masse Atomique Molaire (M) | Unité |
|---|---|---|---|
| Sodium | Na | 23,0 | \(\text{g/mol}\) |
| Chlore | Cl | 35,5 | \(\text{g/mol}\) |
Astuces (Pour aller plus vite)
Pour NaCl, c'est une simple addition. Pour des formules plus complexes (\(H_2SO_4\), par exemple), faites attention aux indices ! Notez mentalement ou sur papier brouillon : 2xH, 1xS, 4xO, puis additionnez les masses molaires correspondantes multipliées par ces nombres.
Schéma (Avant les calculs)
Addition des Masses Molaires des Composants
Calcul(s) (l'application numérique)
On applique la formule en utilisant les données. Le calcul se décompose comme suit :
Calcul de la Masse Molaire de NaCl
Schéma (Après les calculs)
Résultat : Masse Molaire du Composé NaCl
Réflexions (l'interprétation du résultat)
Le résultat, 58,5 g/mol, signifie qu'une mole de chlorure de sodium (environ \(6,022 \times 10^{23}\) "unités" NaCl) a une masse de 58,5 grammes. C'est une valeur intermédiaire entre la masse molaire de Na (23,0) et celle de Cl (35,5), ce qui est logique car le composé contient les deux.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
Les erreurs courantes sont :
- Oublier un élément de la formule.
- Mal lire la masse atomique dans le tableau périodique ou le tableau de données.
- Faire une erreur d'addition.
- Ne pas tenir compte des indices pour des formules plus complexes (ex: oublier le '2' dans \(H_2O\)).
Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
Pour maîtriser ce calcul :
- Savoir lire une formule chimique simple (identifier les éléments).
- Savoir trouver la masse atomique molaire d'un élément (tableau).
- Comprendre que la masse molaire du composé est la somme des masses atomiques molaires des atomes constituants (en tenant compte des indices).
- Savoir effectuer l'addition correctly.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
La masse molaire est cruciale en chimie et ingénierie pour préparer des solutions de concentrations précises (mol/L), calculer des rendements de réactions, ou déterminer des quantités de réactifs nécessaires en production industrielle. C'est la base de la stœchiométrie.
FAQ (pour lever les doutes)
Questions fréquentes sur ce calcul :
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer (pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)
Maintenant, calculez la masse molaire de l'eau (\(H_2 O\)), sachant que M(H) \(\approx\) 1,0 g/mol et M(O) \(\approx\) 16,0 g/mol. (N'oubliez pas l'indice 2 pour l'hydrogène !)
Question 5 : Quelle est l'unité correcte pour exprimer la masse molaire ? Donnez le résultat final complet.
Principe
La masse molaire a une unité spécifique qu'il faut connaître et utiliser.
Mini-Cours
La masse molaire, étant la masse d'une mole de substance, s'exprime en grammes par mole. L'unité est donc notée \(\text{g/mol}\) ou \(g \cdot mol^{-1}\).
Réflexions
Le calcul précédent a donné la valeur numérique 58,5. Il faut maintenant y associer la bonne unité.
Points de vigilance
La plus grande erreur est d'oublier l'unité ou de la confondre. Une masse est en 'g', une quantité de matière est en 'mol'. La masse molaire est une "masse *par* mole", d'où \(\text{g/mol}\). Écrire "58,5 g" ou "58,5 mol" serait incorrect.
Le saviez-vous ?
L'unité 'g/mol' signifie littéralement "combien de grammes pèse une mole de cette substance". C'est un pont très utile entre le monde microscopique (nombre d'atomes/molécules dans une mole) et le monde macroscopique (masse que l'on peut peser sur une balance).
FAQ
Questions fréquentes sur les unités.
Résultat Final
Mini Fiche Mémo
Synthèse Q5 :
- Concept Clé : Unité de la masse molaire.
- Point Clé : L'unité est le gramme par mole (\(\text{g/mol}\)).
- Résultat Complet : M(NaCl) = 58,5 \(\text{g/mol}\).
Quiz Final : Testez vos connaissances
1. Quelle est l'unité de la masse molaire ?
2. Où trouve-t-on principalement la valeur de la masse atomique molaire d'un élément ?
3. Quelle est approximativement la masse molaire du Sodium (Na) ?
4. Comment calcule-t-on la masse molaire d'un composé comme \(CO_2\) ? (M(C) \(\approx\) 12 g/mol, M(O) \(\approx\) 16 g/mol)
5. Quelle est la masse molaire calculée pour NaCl dans cet exercice ?
Glossaire
- Masse Molaire
- La masse d'une mole d'une substance chimique (atome, molécule, ion...). Elle s'exprime en grammes par mole (\(\text{g/mol}\)).
- Masse Atomique Molaire
- La masse d'une mole d'atomes d'un élément chimique spécifique. On la trouve généralement dans le tableau périodique, exprimée en \(\text{g/mol}\).
- Mole
- L'unité de quantité de matière dans le Système International. Une mole contient environ \(6,022 \times 10^{23}\) entités (atomes, molécules...). C'est le nombre d'Avogadro.
- Formule Chimique
- Représentation symbolique d'une molécule ou d'un composé ionique indiquant les types d'atomes présents et leur nombre relatif (par des indices).
- Tableau Périodique
- Tableau qui classe tous les éléments chimiques connus en fonction de leur numéro atomique et de leurs propriétés chimiques.
- g/mol
- Grammes par mole, l'unité standard de la masse molaire.
- Unité de Masse Atomique (uma)
- Unité de masse utilisée pour exprimer la masse des atomes et des molécules individuels. 1 uma \(\approx\) \(1,66 \times 10^{-24}\) g.
- Numéro Atomique (Z)
- Le nombre de protons dans le noyau d'un atome, qui détermine l'élément chimique.
- Isotopes
- Atomes d'un même élément chimique qui ont le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons. Ils ont donc des masses légèrement différentes.
D’autres exercices de chimie 3 ème:
0 commentaires