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1
Collge Citoyen Nom : _____________________________
CHIMIE Chapitre 2 + 3.2
Objectifs dapprentissage
la fin de ce chapitre , je devrais tre capable de
Connatre les 4 variables pour tudier un chantillon de gaz.
Connatre TPN et TAPN.
Comprendre la relation entre la pression et le volume.
Comprendre la relation entre le volume et la temprature.
Comprendre ce quest le zro absolu.
Pouvoir convertir des C en K et vice -versa.
Comprendre la rela tion entre la pression et la temprature.
Comprendre la relation entre le volume et la quantit de gaz.
Comprendre ce quest le volume molaire dun gaz et pourquoi tous les gaz ont
le mme volume dans des conditions identiques.
Connatre le volume molaire dun gaz TPN et TAPN.
Comprendre la relation entre la pression et la quantit de gaz.
Comprendre la loi gnrale des gaz.
Pouvoir effectuer des calculs avec la loi gnrale des gaz.
Comprendre la loi des gaz parfaits.
Pouvoir effectuer des calculs avec la loi des gaz parfaits.
Comprendre et connatre les critres dun gaz parfait.
Comprendre la loi des pressions partielles.
Pouvoir faire des calculs avec la pression partielle.
Comprendre ce quest la ractivit chimique. 2
Comprendre et connatre les deux facteurs qui influent sur la ractivit
chimique des gaz.
Connatre la particularit du dioxyde de carbone qui permet de lidentifier.
Comprendre et connatre les dangers des gaz pour les tres humains.
Comprendre pourquoi les gaz nobles ne ragissent pas et savoir o les trouver
dans le tableau priodique.
Comprendre ce quest un comburant et connatre les exemples de gaz
comburants (dioxygne, ozone, difluor et dichore).
Comprendre ce quest un combustible et connatre les exemples de gaz
combustibl es (mthane, propane, butane et dihydrogne).
Comprendre pourquoi le diazote est une molcule stable et qui ne ragit pas.
Connatre la pression et la temprature TPN et TAPN.
Connatre le volume molaire dun gaz TPN et TAPN.
Pouvoir faire des calc uls stchiomtriques avec les proportions des gaz.
Pouvoir faire des calculs stchiomtriques avec des gaz et dautres tats. 3
2.1. Les lois simples des gaz
Quatre variables sont essentielles pour tudier un chantillon de gaz :
1. _________________________________________________________
2. _________________________________________________________
3. ____________________________________________________ _____
4. _________________________________________________________
Les deux normes concernant la temprature et la pression dun gaz :
Norme Temprature Pression
Temprature et pression normales (TPN)
Temprature ambiante et pression normale (TAPN)
pression
temprature
volume
## at de gaz
## 0 C 101.3hPa
# 252 101,3hPa 4
Laboratoire vituel : Les lois simples des gaz
1- Dans l application PHET, dans la barre de recherche, indiquez
Introduction au x gaz , puis slectionnez l option Lois.
2- Pompe z au maxi mum le piston de la pompe 5x afin de rel cher des
particules bleues dans le systme.
3- Chauffe z le systme jusqu ce que la temprature atteigne 425 K.
Que se passe -t-il avec la pression lorsque la temprature augmente?
Pourquoi?
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________
4- Rd ui sez le volume au maximu m en dplaant la paroi extrieure gauche,
vers la droite, l aide de la poigne.
Que se passe -t-il avec la pression lorsque le volume diminue? Pourquoi?
_______________________________________________________
___________________________ ____________________________
_______________________________________________________
5- Cliquez sur l a f lche blanche dans le cercle orange afin de r initialiser le
systme et recommence z ltape 2.
6- Cochez la case pres sion constante et volume v ariable
7- Chau ffe z le systme jusqu environ 425 k.
La pression augmente, car la vitesse des particules augmente
ce qui fait qui colisionne plus ensemble et cela augmente la
pression
Elle augmente encore plus, car il y a moins despace pour
les particules, ainsi ils vont avoir plus de colisions et monter
la pression 5
Que se passe -t-il avec le volume lorsque la temprature aug mente?
Pourquoi?
_______________________________________________________
______________________________________ _________________
_______________________________________________________
8- Cliquez sur l a f lche blanche dans le cercle orange afin de r initialiser le
systme et recommencer l tape 2.
9- Cochez la case pression const ante et volume variable.
10 - Ajoute z des particules bleues.
Que se passe -t-il avec le volume lorsque le nombre de particul es
augmente ? Pourquoi?
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________
11 - Cliquez sur l a f lche blanche dans le cercle orange afin de r initialiser le
systme et recommencer l tape 2.
12 - Cochez la case Temprature constante .
13 - Ajoute z des particules bleues.
Que se passe -t-il avec l a pression lorsque le nombre de particul es
augmente ? Pourquoi?
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________
Le volume augmente, car le nombre de colisions reste le
mme mais la vitesse des particules augmente, alors elles
vont prendre plus despace
Augmete, car plus de colisions
Il augmente, car il y a la mme pression, mais pour exercer
la mme pression dans un autre volume, il faut que le
volume augmente ou baisse selon le nombre de particules
pour quil y ait moins ou plus de colisions entre les
particules 6
La relation entre la pression et le volume (Loi de Boyle -Mariotte)
temprature constante, lorsque la pression dun chantillon de gaz diminue, son
volume ____________________ et vice versa.
P1V1 = P 2V2 o P1 reprsente_______________________________
V1 reprsente ______________________________
P2 reprsente ______________________________
V2 reprsente ______________________________
Lorsque le volume de gaz diminue, les particules sont plus prs les unes des autres ce
qui ___________________ le nombre de collisions entre elles et donc,
_________________ la pression.
augmente
pression initiale kPa mmHg ou atm
volume initiale mL ou l
pression finale kPa mmHg ou atm
volume finale mL ou l
augmente
augmente 7
Exemple :
Un chantillon dhlium gazeux est recueilli la temprature ambiante dans un ballon
de caoutchouc lastique de 2,5 L la pression atmosphrique normale. Le ballon est
ensuite plong au fond dun bassin deau, galement la temprature ambiante, de
so rte que la pression externe qui exerce sur ses parois augmente 110,6 kPa. Quel
est le volume final du ballon?
Dmarche :
Rponse : ______________________
# ios.m
# P N Pa V2
# ITL
# KZ
# 2,29L 8
La relation entre le volume et la temprature (loi de Charles)
pression constante, lorsque la temprature dun chantillon de gaz augmente, son
volume _________________ et vice versa.
V1 = V2 o V1 reprsente_______________________________
T1 T2 T1 reprsente ______________________________
V2 reprsente ______________________________
T2 reprsente ______________________________
Lorsque la temprature augmente, les particules sont plus agites, ce qui augmente le
nombre de collisions et le volume __________________.
augmente
## K
volume initiale Imloul
temprature initiale K
volume finale Imloul
temprature finale K
augmente 9
Exemple :
Un chantillon de 28,7 ml de dioxygne gazeux est recueilli dans une seringue en verre
TAPN. La seringue est place dans un four 65C jusqu ce que le gaz atteigne la
temprature du four. Quel volume occupera le dioxygne si on suppose que la pression
atmosphrique dans le four demeure la mme qu lextrieur? Si la seringue peut
contenir un volume de 50 ml, est -ce que le piston mobil e pourra retenir le gaz
lintrieur?
Dmarche :
Rponse : ____________________
> temprature ambiante
250C
# Z
# V2 32,55mL
# Peut contenir car que 50mL 10
Le zro absolu
Le zro absolu est la temprature partir de laquelle le mouvement des particules
nexiste plus.
Lchelle des kelvins
Le kelvin est lunit de mesure officielle de la temprature du systme international
dunits (SI).
Exemple :
Transformez les tempratures suivantes selon les units demandes.
a) 18 C en K. ___________________
b) 416 K en C. ___________________
c) 33 K en C. ___________________
d) 99 C en K. ___________________
T (en K) = T (en C) + 273
> Temprature du corps humain
## Il n'y a pas de K ngatif
## le minimum C'est O le zro absolu
## 255K
143 C
240 C
## 372K 11
La relation entre la pression et la temprature
Si on augmente la temprature dun chantillon de gaz tout en maintenant son volume
constant, on constate que la pression ____________________.
P1 = P2 o P1 reprsente_______________________________
T1 T2 T1 reprsente ______________________________
P2 reprsente ______________________________
T2 reprsente ______________________________
Lorsque la temprature augmente, le nombre de collisions des particules augmente,
ce qui augmente le nombre de collision et la pression _________________.
augmente
pression
initiale
temprature initiale
pression finale
temprature finale
augmente 12
Exemple :
14C, de lhlium gazeux entrepos dans une bouteille mtallique exerce une
pression de 507 kPa. Quelle sera la pression si la bouteille est place dans un entrept
o la temprature augmente 40C ?
Dmarche :
Rponse : ____________________
## TI 287K
Pl
2 313K
# Fche
# PESS 2,93hPa 13
La relation entre le volume et la quantit de gaz (Loi dAvogadro)
temprature et pression constante, le volume dun gaz est directement
proportionnel au nombre de moles de gaz. Si on augmente la quantit de gaz, son
volume ___________________. Si on diminue la quantit de gaz, son
volume_____________________.
V1 = V2 o V1 reprsente_______________________________
n1 n2 n1 reprsente ______________________________
V2 reprsente ______________________________
n2 reprs ente ______________________________
Lorsquon augmente le nombre de particules de gaz, le nombre de collisions
______________, ce qui a pour effet daugmenter la pression. En consquence, le
volume __________________ si lon maintient la pression constante.
augmente
diminue
volume initial ml ou L
at initiale de gare mot
volume final ml ou 4
qt finale de gaz mot
augmente
augmente 14
Exemple :
Un ballon dhlium occupe un volume de 15 L et contient 0,50 mol dhlium TAPN.
Quel sera le nouveau volume du ballon si on ajoute 0,20 mol dhlium dans le ballon aux
mmes conditions?
Dmarche :
Rponse : _____________________
# o
# V2 ZIL 15
Le volume molaire dun gaz
Tel que vu dans le chapitre 1, le volume dune particule de gaz est ngligeable par
rapport la distance qui spare deux particules de gaz. Ainsi, le volume dun gaz ne
dpend pas de sa natur e. Deux gaz diffrents ont donc le mme volume dans des
conditions identiques.
Volume molaire dun gaz :
Volume quoccupe une mole de gaz, quelle que soit sa nature, une temprature et
une pression donne.
Le volume molaire sexprime en ______________ _.
TPN, le volume molaire dun gaz est de ________________.
TAPN, le volume molaire dun gaz est de ________________.
Exemple :
Combien y -a-t-il de gaz dans un contenant qui renferme 69,2 L de mthane (CH 4)
gazeux TPN?
Dmarche :
Rponse : __________________
# L mot
# 22,4L mal
# 24,5L mot
# Zhu ta 3,09 mot 16
La relation entre la pression et la quantit de gaz
Aux mmes conditions de temprature et de volume, la pression dun gaz est
directement proportionnelle son nombre de moles. Ainsi, si la quantit de gaz
augmente, la pressi on __________________.
P1 = P2 o P1 reprsente_______________________________
n1 n2 n1 reprsente ______________________________
P2 reprsente ______________________________
n2 reprsente ______________________________
Lorsquon augmente le nombre de particules de gaz, le nombre de collisions
______________, ce qui a pour effet daugmenter la pression.
augmente
pression initiale kPa atmoummHg
# at initiale mot
pression finale kPa atm ou mmHg
## at finale mot
augmente 17
Exemple :
Un des pneus bien gonfl dune automobile contient 5 mol dair une pression de 220
kPa. Combien reste -t-il de moles dair lintrieur du pneu sil est partiellement
dgonfl et que la pression indique par un manomtre est de 185 kPa?
Dmarche :
Rponse : ___________________
2.2 La loi gnrale des gaz
Cette loi met en relation la pression, le volume, la temprature et la quantit de gaz
en comparant une situation initiale avec une situation finale.
P1V1 = P2V2 o P1 reprsente_______________________________
n1T1 n2T2 V1 reprsente ______________________________
n1 reprsente ______________________________
T1 reprsente ______________________________
P2 reprsente ______________________________
V2 reprsente ______________________________
n2 reprsente ______________________________
T2 reprsente ______________________________
# E tes 4,2 mot
pression initiale kPa atm ou mmHg
volume initial Imloul
## at initiale mot
temprature initiale K
pression finale kPa atm ou mmHg
volume final ml ou 4
## at finale mot
temprature finale K18
Exemple :
TAPN, 0,150 mol de vapeur deau occupe un volume de 55 ml. Quelle sera la nouvelle
temprature en degr Celsius si on retire 0,030 mol de vapeur deau tout en
augmentant la pression jusqu 115 kPa et en diminuant le volume jusqu 40 ml?
Dmarche :
Rponse : _____________________________
250L 101,3hPa
# 6298k
# P
#
#
# 307,55 719
Exemple :
-200C et 110 kPa, une certaine quantit de dihydrogne occupe 400 ml. quelle
temprature faut -il porter ce gaz pour que la pression soit de 100 kPa et le volume
de 600 ml?
Dmarche :
Rponse : ___________________
# reste le mm
# NOL ont
#
# 99,54 R20
Exemple :
Dans une grosse seringue, on comprime 48 ml dammoniac (NH 3) gazeux TPN pour
obtenir un volume de 24 ml 110 kPa. Quelle est la nouvelle temprature du gaz?
Dmarche :
Rponse : ______________________
# LA 3fr
n reste mme
#
# IOIBKEI 21
2.3 La loi des gaz parfaits
La loi gnrale des gaz permet de comparer une situation initiale et une situation
finale. Cependant, il peut arriver que nous voulions dterminer une des variables dun
gaz dans une situation donne. Dans ce cas, il faut utiliser la loi des gaz parfaits.
PV = nRT o P reprsente_______________________________
V reprsente _ _____________________________
n reprsente ______________________________
T reprsente ______________________________
R reprsente __________ ____________________
Dans cette formule un gaz parfait est un gaz qui rpond aux critres suivants :
_________________________________________________________
_________________________________________________________
__________________________________ _______________________
_________________________________________________________
pression kPa
volume L
# at de gaz mot
temprature F
Constante des gaz parfait
## 8,31 KPa L mot F
# Lparticules du gaz n'ont pas d'interactions entre elles
particules du gaz rebondissent sans aucune perte d'nergie
Collisions des particules du
## gaz avec les obstacles sont parfaitement lastique
On peut abaisser la temprature Jusqu' 0fr Sans que le gaz se liqufie 22
Exemple :
Lorsquils sont gonfls au maximum, les poumons dune personne contiennent environ
4,09 L dair 37C. Combien de moles dair les poumons contiennent -ils si la pression
de lair est de 100 kPa?
Dmarche :
Rponse : _____________________
v 4 at PEART
# TIFESIOK
## palookpa 100hPa 4109L A 8,31hPa 310fr
## R 8,31hPa
# TE
# n 0,16 23
Exemple :
Quelle est la masse molaire dun chantillon de gaz inconnu si, une temprature de
0C et sous une pression de 102 kPa, un volume de 2,3 L de ce gaz pse 4,23 g?
Dmarche :
Rponse : ___________________
# 273fr P
# Pr nRT
## 102 KPa 2,3 L M 8,31 hPa 273K
## niOilm
mme ImmYIm .mn
# 40,9 g mot
# Jbi i ya 24
2.4 La loi des pressions partielles
Dans un mlange de gaz, chaque gaz agit comme sil tait le seul occuper tout lespace
disponible dans le contenant. Ainsi, on dit que chacun des gaz est une pression
partielle puisquelle ne reprsente quune fraction de la pression totale du mlange.
Pression partielle dun gaz :
_________________________________________________________ _____
______________________________________________________________
Principaux gaz de lair
La loi des pressions partielles indique que, une temprature donne, la pression
totale dun mlange gazeux est gale la somme des pressions partielles exerces
par chacun des gaz qui constituent le mlange.
La loi des pressions partielles
PT = P pA + P pB + P pC + o P T reprsente ____________________________
PpA reprsente ____________________________
PpB reprsente ____________________________
PpC reprsente ____________________________
## Dans un mlange elle correspond la pression que le gaz exercerait
S'il tait seul dans le volume occup par le mlange
pression totale du mlange
pression partielle du gaz A
pression partielle du gaz B
pression partielle du gaz C25
Pour dterminer la pression partielle dun gaz :
PPa = P T nA o PPa reprsente ________________________________
nT PT reprsente ________________________________
nA reprsente ________________________________
nT reprsente ________________________________
pression partielle du gaz A
pression totale du mlange
## at du gar A mot
## at de gaz totale mal 26
Exemple :
une temprature, un mlange de gaz contient 3,35 mol de Non, 0,64 mol dargon
et 2,19 mol de xnon. Quelle est la pression partielle du xnon si la pression totale du
mlange est de 200 kPa?
Dmarche :
Rponse : ___________________
Exemple :
On recueille un mlange de non et dargon 102,7 kPa. Si la pression partielle du
non est de 52,5 kPa, quelle est la pression partielle de largon?
Dmarche :
Rponse : _____________________
# Px
# Ptp
## 200hPa 2,19 mal
# Petto 87Kfr
# PEPPatPPB
## 102,7 kpaISZSKPatPP B
SL.SK 52,5FR
# PPBISORKPA 30
3.2. Les calculs stchiomtriques
Les calculs stchiomtriques permettent dtablir prcisment les quantits de
ractifs ncessaires pour entraner une raction et de prdire les quantits de
produits qui seront forms.
Dans les mmes conditions de temprature et de pression, le rapport des volumes
gazeux en jeu dans une raction est le mme que celui du nombre de molcules des
substances. Cest pour quoi, dans certain s calculs, on utilise les coeffi cients sans unit
de mesure.
Dmarche quand seulement des gaz so nt compars (gaz gaz) .
Exemple 1 :
Quel sera le volume dammoniac produit si on fait ragir compltement 30 ml de
dihydrogne gazeux avec une quantit suffisante de diazote?
N2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(g)
Dmarche :
Rponse : ______________________
0,03L
tait 31
Dmarche quand il y a des substances qui ne sont pas des gaz dans lquation
(TPN ou TAPN = volume molaire)
Exemple 2 :
Quel sera le volume de dioxyde de carbone produit si on fait brler compltement 20
g dthanol TAPN?
C2H5OH (l) + 3O 2(g) 2CO 2(g) + 3 H 2O(l)
Dmarche :
Rponse : ___________________________
# Ij anormal
# le 0,868 mot Coz
# TA PN 24,5L mot
# Dgm of 21,27L de Coz 32
Dmarche quand il y a des substances qui ne sont pas des gaz dans lquation
(PV = nRT )
Exemple 3 :
Quel sera le volume de dioxyde de carbone produit si on fait ragir compltement 10
g de bicarbonate de sodium solide en prsence dacide actique, une temprature
de 20 C et une pression de 94,3 kPa?
NaHCO 3(s ) + 2CH 3COOH (aq) NaCH 3COO (aq) +H 2O(l) + CO 2( g)
Dmarche :
Rponse : _________________________
10g L
# ImF all and Natha
# Iihf O na moi coz
# PENRY
## 94,3 KPa VI 0 119 mot 8,31K pa 293K
# viol