Manuel de l’élève

CHIMIE Exercices : corrigé

Chapitre 1 Les propriétés physiques des gaz

1.1 Les gaz dans notre quotidien

1. a) Le dioxygène. d) Le dioxyde de carbone.
b) La vapeur d’eau. e) Le diazote ou le dihydrogène.
c) Le méthane.

2. Les phénomènes A, B et D font intervenir des gaz.

A. Si la vessie natatoire était remplie de liquide plutôt que de gaz, elle ne
permettrait pas au poisson de flotter à différentes profondeurs.
B. Les plantes transforment le dioxyde de carbone en dioxygène au cours de la
photosynthèse.
D. Les odeurs sont des substances en phase gazeuse.

3. Les applications A, B et D font intervenir des gaz.

A. La portance de l’aéroglisseur est assurée par un coussin d’air.
B. La combustion nécessite du dioxygène et produit du dioxyde de carbone.
D. Le néon est un gaz.
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4. a) Les particules de matière peuvent être retenues ensemble par des

forces d’attraction.
b) La matière est constituée de particules extrêmement petites.
c) Les particules de matière sont constamment en mouvement.
d) Les particules de matière peuvent être retenues ensemble par des
forces d’attraction.

5. Solide Liquide Gaz

Types de mouvement Vibration Vibration, Vibration,
possibles des particules rotation rotation,
translation
Distance entre Petite Petite Grande
les particules
Forces d’attraction Grandes Petites Nulles
Masse volumique Très grande Grande Petite
Compressibilité Non Non Oui

Chimie – Chapitre 1 1
EXERCICES : CORRIGÉ
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1.1 Les gaz dans notre quotidien (suite)

6. a) Une évaporation. c) Une évaporation.

b) Une ébullition. d) Une évaporation.

7. a) Une condensation liquide ou une d) Une solidification.

liquéfaction.
e) Une condensation solide.
b) Une sublimation.
f) Une sublimation.
c) Une fusion.

8. a) Ce n’est pas de la vapeur, puisque le diazote est gazeux à

la température ambiante.
b) C’est de la vapeur, puisque le diiode n’est pas gazeux à la
température ambiante.
c) C’est de la vapeur, puisque l’or n’est pas gazeux à la température ambiante.
d) Ce n’est pas de la vapeur, puisque le radon est un gaz à la
température ambiante.

1.2 La théorie cinétique des gaz

1
9. a) Selon la formule mathématique Ek = mv 2 , si v double, Ek (l’énergie
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2
cinétique) quadruple (car la vitesse est au carré).
les classes où la collection OPTIONscience – Chimie est utilisée.

1
b) Selon la formule mathématique Ek = mv 2 , si m diminue de moitié,
2
Ek (l’énergie cinétique) diminue de moitié.
1
c) Selon la formule mathématique Ek = mv 2 , si m quadruple et v diminue de
2
2
 1
moitié, Ek (l’énergie cinétique) demeure la même, car 4
  = 1 .
 2
10. a)
A
 C
 B
b) Cette affirmation est fausse. La plus grande proportion des particules d’un gaz
se déplacent à une vitesse près de la vitesse moyenne.

Chimie – Chapitre 1 2
EXERCICES : CORRIGÉ
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1.2 La théorie cinétique des gaz (suite)

11. a) Les gaz sont constitués de particules extrêmement petites et très espacées les
unes des autres.
b) Lorsqu’une particule de gaz rencontre un obstacle, elle rebondit sans perdre
d’énergie.
c) L’énergie cinétique moyenne des particules de gaz dépend de la température.
d) Les particules de gaz sont continuellement en mouvement. Elles se déplacent
en ligne droite, de manière aléatoire, dans toutes les directions.
e) Les gaz sont constitués de particules extrêmement petites et très espacées les
unes des autres.

12. L’illustration A ne respecte pas la théorie cinétique des gaz, puisque les particules
de gaz ne bougent pas de manière aléatoire, dans toutes les directions.
L’illustration B respecte la théorie cinétique des gaz, puisque les particules se
déplacent en ligne droite, dans toutes les directions, de manière aléatoire.
L’illustration C ne respecte pas la théorie cinétique des gaz, puisque les particules
ne se déplacent pas en ligne droite.

13. a) La diffusion.
b) La diffusion.
c) L’effusion.
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14. CO2 : 12,01 g/mol + 2
16,00 g/mol = 44,01 g/mol

les classes où la collection OPTIONscience – Chimie est utilisée.

He : 4,00 g/mol
Cl2 : 2
35,45 g/mol = 70,90 g/mol
N2 : 2
14,01 g/mol = 28,02 g/mol
Le dichlore est le gaz qui diffuse le moins rapidement.

15. a) Même s’ils sont en même quantité (même nombre de molécules) dans les trois
bouteilles, les gaz n’ont pas la même masse, puisqu’ils n’ont pas la même
masse molaire.
b) Kr, O2 , CH4 .
Plus un gaz est léger, plus il diffuse rapidement.
MO2 = 32,00 g/mol
MKr = 83,80 g/mol
MCH4 = 16,05 g/mol

Chimie – Chapitre 1 3
EXERCICES : CORRIGÉ
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1.2 La théorie cinétique des gaz (suite)

c) Les trois gaz sont à la même température : ils possèdent donc la même énergie
cinétique.
d) L’espace entre les particules de gaz est sensiblement le même dans chaque
bouteille, puisque les trois bouteilles ont le même volume. La grosseur des
particules est négligeable par rapport à l’espace qu’elles occupent.

1.3 La pression

16. 1. P = ? 28 000 N
4. P =
2. F = 28 000 N 0,25 m2
A = 0,25 m2 = 112 000 Pa ou 112 kPa

F 5. La pression de ce gaz est de

3. P = 112 kPa.
A

17. a) Vrai. La somme des forces dues aux collisions sur la surface des obstacles
produit une pression.
b) Faux. De grosses particules de gaz se déplacent moins rapidement, mais
elles exercent une plus grande force à chacune de leurs collisions avec
les obstacles.
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c) Vrai. Les particules d’un gaz lourd frappent plus fort, mais moins souvent,
les classes où la collection OPTIONscience – Chimie est utilisée.

puisqu’elles se déplacent plus lentement que les particules d’un gaz léger qui,
elles, frappent plus souvent, mais moins fort. Il en résulte que la somme des
forces est la même pour tous les gaz.
d) Faux. La pression se mesure en pascals : 1 Pa correspond à un N/m2.

18. 1. ? kPa
685 mm Hg 101,3 kPa
685 mm Hg

4. = 91,3 kPa
2. 101,3 kPa
760 mm Hg 760 mm Hg
5. La pression de ce gaz est de
101,3 kPa ? kPa
3. = 91,3 kPa.
760 mm Hg 685 mm Hg

19. a) 1. ? kPa
1,75 atm 101,3 kPa
1,75 atm

4. = 177,3 kPa
2. 101,3 kPa
1 atm 1 atm
5. La pression est de 177 kPa.
101,3 kPa ? kPa
3. =
1 atm 1,75 atm

Chimie – Chapitre 1 4
EXERCICES : CORRIGÉ
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1.3 La pression (suite)

b) 1. 101,3 kPa
565 mm Hg

4. = 75,31 kPa
2. 760 mm Hg
5. La pression est de 75,3 kPa.
3.

20. a) Puisque c’est un manomètre à bout fermé

Pgaz = h
= 180 mm Hg

b) Puisque c’est un manomètre à bout ouvert, Pgaz < Patm

Pgaz = Patm
h
= 770 mm Hg
35 mm Hg
= 735 mm Hg

c) Pgaz = Patm
= 770 mm Hg

21. a) 1.
2.

3.
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les classes où la collection OPTIONscience – Chimie est utilisée.

4.

5. La hauteur de la colonne de mercure équivaut à 33,3 kPa.

Puisque Pgaz > Patm
Pgaz = Patm + h
= 106,7 kPa + 33,3 kPa
= 140,0 kPa
La pression du gaz est de 140,0 kPa.

b) 101,3 kPa
650 mm Hg

4. = 86,64 kPa
760 mm Hg
1. 5. La pression du gaz est de 86,6 kPa.
2.

3.

Chimie – Chapitre 1 5
EXERCICES : CORRIGÉ
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Exercices sur l’ensemble du chapitre 1

22. a) Lorsqu’il est chauffé, le para-dichlorobenzène passe de l’état solide à l’état

gazeux (sublimation). Le gaz diffuse ensuite dans le tube en U jusqu’à
l’extrémité du tube placée dans la glace. Le gaz subit alors une condensation
solide en reprenant sa forme de cristaux.
b) C6H4Cl2(s)
C6H4Cl2(g)
C6H4Cl2(g)
C6H4Cl2(s)

c) En phase solide, les particules ne peuvent que vibrer sur place. En phase
gazeuse, les particules peuvent vibrer, tourner sur elles-mêmes et effectuer
des mouvements de translation.

23. a) L’énergie cinétique des deux gaz est la même, puisqu’ils sont à la même
température.
b) La vitesse moyenne des particules de néon est plus grande que celle des
particules de difluor, puisque la masse molaire du néon (20,18 g/mol) est plus
petite que celle du difluor (38,00 g/mol).
c) Les particules de néon subissent des collisions plus souvent, puisque ce gaz
est plus léger.
d) Les particules de difluor subissent des collisions plus fortes, puisque ce gaz est
plus lourd.
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24. C’est le dioxygène qui traverse la membrane le plus rapidement, puisque sa masse
les classes où la collection OPTIONscience – Chimie est utilisée.

molaire (32,00 g/mol) est plus petite que celle du dioxyde (44,01 g/mol).

25. Xe (xénon), courbe A.

Ar (argon), courbe B.
Ne (néon), courbe C.
He (hélium), courbe D.

26. a) PgazB > Patm , alors PgazB = Patm + h

PgazB = 745 mm Hg + 300 mm Hg
= 1045 mm Hg

PgazA > PgazB , alors PgazA = PgazB + h

PgazA = 1045 mm Hg + 100 mm Hg
= 1145 mm Hg

Chimie – Chapitre 1 6
EXERCICES : CORRIGÉ
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Exercices sur l’ensemble du chapitre 1 (suite)

b) PgazB = h = 350 mm Hg

PgazA < PgazB

PgazA = PgazB
h
= 350 mm Hg
150 mm Hg
= 200 mm Hg

27. a) 1.
2.

3.

4.

5. La hauteur de la colonne de mercure équivaut à 22,7 kPa.

Puisque Pgaz > Patm
Pgaz = Patm + h
= 100,6 kPa + 22,7 kPa
= 123,3 kPa
La pression du gaz est de 123 kPa.
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C’est un manomètre à pression relative.

les classes où la collection OPTIONscience – Chimie est utilisée.

b) Manomètre à bout fermé, donc Pgaz = h

Pgaz = 120 mm Hg
C’est un manomètre à pression absolue.

Défis

28. Il est possible de séparer des gaz selon leur vitesse d’effusion. Les gaz les
plus lourds se déplacent plus lentement, donc ils effusent plus lentement à
travers la membrane. À l’inverse, les gaz ayant une faible masse molaire
effusent plus rapidement.

Chimie – Chapitre 1 7
EXERCICES : CORRIGÉ
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Défis (suite)

29. 1. vSO2 = ?
vCH4 = ?

2. vHe = 2,00 km/s

MSO 2 = 32,07 g/mol + 2
16,00 g/mol = 64,07 g/mol
MCH4 = 12,01 g/mol + 4
1,01 g/mol = 16,05 g/mol
MHe = 4,00 g/mol

1
3. Ek = mv 2
2
2 Ek
D’où v =
m
1
4. Ek He =
0,004 00 kg
(2000 m/s)2
2
= 8000 J
À température constante, toutes les molécules gazeuses ont la même énergie
cinétique, donc
EkHe = EkSO 2 = EkCH4 = 8000 J
2
8000 J
vSO2 =
0,064 07 kg
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= 499,7 m/s ou 0,4997 km/s

les classes où la collection OPTIONscience – Chimie est utilisée.

2
8000 J
vCH4 =
0,016 05 kg
= 998,4 m/s ou 0,9984 km/s
5. La vitesse moyenne des molécules de dioxyde de soufre est de 0,500 km/s et
celle des molécules de méthane est de 1,00 km/s.

30. Pgaz = h
= 550 mm Hg
1. ? kPa
550 mm Hg
2. 101,3 kPa
760 mm Hg

101,3 kPa ? kPa

3. =
760 mm Hg 550 mm Hg

Chimie – Chapitre 1 8
EXERCICES : CORRIGÉ
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Défis (suite)

101,3 kPa
550 mm Hg

4. = 73,31 kPa
760 mm Hg
5. La pression du gaz est de 73,3 kPa ou 73 300 Pa.

1. F = ?
2. P = 73 310 Pa
A = 0,124 m2
F
3. P =
A
D’où F = PA
4. F = 73 310 Pa
0,124 m2
= 9090,4 N
5. Le gaz exerce une force de 9090 N.
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Chimie – Chapitre 1 9
EXERCICES : CORRIGÉ