question en chimie posé au Brevet

[invite827200d6]

La composition moyenne de l'air est la suivante: 100g d'air (sans vapeur d'eau ni gaz carbonique)
sont formés de 76,87 g d'azote et 23,13 g d'oxygene.
En deduire la composition en volume de 100 Litres d'air.
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[invited72ed463]

Bonjour,

Tu as besoin de connaître la masse volumique de l'air sec : ρ = 1,184 kg.m^-3 (en conditions standards de température et de pression).
Il ne te reste plus qu'à faire 2 produits en croix pour trouver la masse d'oxygène et d'azote.
Tu remontes ensuite à leur volume via leur masse volumique : 1,2506 g·L^-1 pour l'azote et 1,429 kg·m^-3 pour l'oxygène. Et le tour est joué !

/!\ aux unités !!

Cdt,

[invite827200d6]

Mais comment puis -je connaitre la masse volumique de l'azote et de l'oxygene,il n'est pas donné,
merci de me preciser la methode à suivre pour les calcules de la masse volumique de l'azote et de l'oxygene.

[invited8344905]

Salut,

Bonjour,

Tu as besoin de connaître la masse volumique de l'air sec : ρ = 1,184 kg.m^-3 (en conditions standards de température et de pression).
Il ne te reste plus qu'à faire 2 produits en croix pour trouver la masse d'oxygène et d'azote.
Tu remontes ensuite à leur volume via leur masse volumique : 1,2506 g·L^-1 pour l'azote et 1,429 kg·m^-3 pour l'oxygène. Et le tour est joué !

/!\ aux unités !!

Cdt,

Ne serait-il pas possible de passer par les pourcentages?
La composition entre 100g d'air et 100L d'air en azote et en oxygene reste inchange donc si on a 76,87% d'azote et 23,13% d'oxygene dans 100g d'air alors il y aura 76,87% d'azote et 23,13% d'oxygene dans 100L d'air.

J'en deduis donc qu'il y a 76,87L d'azote et 23,13L d'oxygene dans 100L d'air.

J'ai raison ou j'ai tout faux???

@+

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteb21357a5]

Ne serait-il pas possible de passer par les pourcentages?
La composition entre 100g d'air et 100L d'air en azote et en oxygene reste inchange donc si on a 76,87% d'azote et 23,13% d'oxygene dans 100g d'air alors il y aura 76,87% d'azote et 23,13% d'oxygene dans 100L d'air.

J'en deduis donc qu'il y a 76,87L d'azote et 23,13L d'oxygene dans 100L d'air.

J'ai raison ou j'ai tout faux???

@+

Malheureusement c'est faux.
Les volumes, à pression et température constantes, sont proportionnels à la quantité de matière et non à la masse. C'est une conséquence directe de la loi des gaz parfaits : P.V = n.R.T
Il faut donc calculer le pourcentage de diazote et de dioxygène dans l'air non plus en masse, mais en quantité de matière.
On a besoin pour cela de la masse molaire du diazote (28,01 g/mol) et de celle du dioxygène (32,00 g/mol).

[invited72ed463]

Bonjour,

Mais comment puis -je connaitre la masse volumique de l'azote et de l'oxygene,il n'est pas donné,
merci de me preciser la methode à suivre pour les calcules de la masse volumique de l'azote et de l'oxygene.

Pour calculer une masse volumique tu as besoin d'une masse et ... d'un volume ! Or ici dans l'énoncé tu n'as que des masses tu ne peux pas la calculer, il faut chercher sa valeur (je te les ai données dans le message précédent).

Il faut donc calculer le pourcentage de diazote et de dioxygène dans l'air non plus en masse, mais en quantité de matière.
On a besoin pour cela de la masse molaire du diazote (28,01 g/mol) et de celle du dioxygène (32,00 g/mol).

Il n'est pas plus simple de passer par les masses volumiques pour avoir directement des volumes au lieu de passer par les quantités de matière ?

[inviteb21357a5]

Il n'est pas plus simple de passer par les masses volumiques pour avoir directement des volumes au lieu de passer par les quantités de matière ?

Le défaut de cette méthode est que les masses volumiques dépendent de la pression et de la température. Or la proportion en volume d'un gaz dans un mélange est la même que sa proportion en quantité de matière, laquelle est une donnée du problème et ne dépend pas (a priori) de la pression et de la température. Les masses volumiques que tu as données sont valables à quelle pression et quelle température ? Les mêmes que pour le problème ? Si tu as un doute, alors comment évaluer ces masses volumiques ? Comme t'as répondu le père des enfants, ce ne sont pas des données de l'exercice. En fait, pas de les chercher bien loin : les gaz, en première approximation, ont tous le même volume molaire à une température et une pression donnée (encore une fois, conséquence de la loi des gaz parfaits). Pour passer de ce volume molaire à la masse volumique, on passe par la masse molaire... Qu'on calcule sans peine avec un tableau périodique sous la main. Bref, cela revient au même que ma méthode, mais avec bien des calculs superflus.

[invited72ed463]

ok, par contre il a noté que c'était une question tombée au brevet, je donne des cours de soutien en scientifique à un élève de 3ème et il serait bien incapable de répondre à cette question ... !!

[moco]

100g d'air est formé de
- 76,87 g d'azote N2, donc 76.87/28 mole, qui occupent un volume de (76.87/28)·22.4 L = 61.5 L
- 23,13 g d'oxygène O2, donc 23.13/32 moles d'oxygène, qui occupent un volume de (23.13/32)·22.4 = 16.2 L
Volume total : 61.5 + 16.2 = 77.7 L
Pourcentage d'azote : 61.5/77.7 = 0.7915 = 79.15 % = 79.15 litres dans 100 litres d'air
Pourcentage d'oxygène = 20.85% = 20.85 litres dans 100 litres d'air