Le volume molaire est le volume occupé par une mole de gaz, quelque soit le type de gaz, à une température et une pression précises. Il s'exprime en |\text{L/mol}|.
Selon la loi d'Avogadro, le volume d'un gaz est directement proportionnel à sa quantité en mole pour des conditions de température et de pression constantes et ce, peu importe le gaz considéré. L'espace qu'occupe un gaz ne dépend donc pas de sa nature. Il est plutôt déterminé par la quantité de particules qu'il contient.
Des mesures expérimentales ont permis de déterminer le volume molaire d'un gaz aux conditions expérimentales normales (TPN et TAPN) :
| Conditions expérimentales | Température | Pression | Volume molaire |
| TPN (température et pression normales) |
|0\ \text{°C}| ou |273\ \text{K}| | |101{,}3\ \text{kPa}| | |22{,}4\ \text{L/mol}| |
| TAPN (température ambiante et pression normale) |
|25\ \text{°C}| ou |298\ \text{K}| | |101{,}3\ \text{kPa}| | |24{,}5\ \text{L/mol}| |
Le volume molaire d'un gaz peut être utile pour convertir un nombre de moles ou une masse d'un certain gaz en unités de volume, ou vice versa. Pour ce faire, la condition à respecter doit être que le gaz soit à TPN ou à TAPN.
À TPN, quel est le volume occupé par |8{,}0\ \text{g}| de dioxyde d'azote (|\text{NO}_{2}|)?
- Identification des données du problème
|n = \displaystyle \frac {m}{M} = \frac {8{,}0\ \text{g}}{46{,}01\ \text{g/mol}} = 0{,}174\ \text{mol de NO}_{2}|
- Calcul du volume occupé par le |\text{NO}_2|
À TPN : |1\ \text{mol} = 22{,}4\ \text{L}|
Par produit croisé :
|\displaystyle \frac{22{,}4\ \text{L}}{1\ \text{mol}}=\frac{x}{0{,}174\ \text{mol}}|
|x = 3{,}9\ \text{L}|
Réponse :
Le volume occupé par |8{,}0\ \text{g}| de |\text{NO}_2| est |3{,}9\ \text{L}|.
Combien de bouteilles de |2\ \text{L}| pourrait-on remplir avec |2\ 225{,}6\ \text{g}| de |\text{CO}_{2}| à TAPN?
- Identification des données du problème
|n = \displaystyle \frac {m}{M} = \frac {2\ 225{,}6\ \text{g}}{44{,}01\ \text{g/mol}} = 50{,}57\ \text {mol de CO}_{2}|
- Calcul du volume occupé par le |\text{CO}_{2}|
À TAPN : |1\ \text{mol} = 24{,}5\ \text{L}|
Par produit croisé :
|\displaystyle \frac{24{,}5\ \text{L}}{1\ \text{mol}}=\frac{x}{50{,}57\ \text{mol}}|
|x = 1\ 238{,}97\ \text{L}|
Réponse :
Le volume occupé par |2\ 225{,}6\ \text{g}| de |\text{CO}_2| correspond à un volume de |1\ 238{,}97\ \text{L}|, c'est-à-dire |619{,}48| bouteilles de |2\ \text{L}|.
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<html><body><p>Dans d’autres conditions, on peut déterminer le volume molaire d’un gaz en utilisant la <a href="/fr/eleves/bv/chimie/la-loi-des-gaz-parfaits-c1009">loi des gaz parfaits</a> et la relation mathématique suivante :</p>
</body></html>
||\frac{V}{n\,(1\ \text{mole})}=\frac{R T}{P}||
Quel est le volume molaire d’un gaz inconnu qui est contenu dans une sphère de |1{,}3\ \text{L}| à |32{,}7\ \text{ºC}| et à une pression de |1{,}2\ \text{atm}|?
- Identification des données du problème
|V = ?|
|n = 1{,}0\ \text{mol}| (on cherche le volume occupé par une mole de ce gaz inconnu)
|R = 8{,}314\ \text{L} \cdot\text{kPa} /\text{mol} \cdot\text{K}|
|T = 32{,}7\ \text{ºC} + 273{,}15 = 305{,}15\ \text{K}|
|P = 1{,}2\ \text{atm} \times 101{,}3\ \text{kPa} = 121{,}56\ \text{kPa}|
- Calcul du volume molaire du gaz inconnu
À partir de la relation de la loi des gaz parfaits, on obtient :
|\displaystyle \frac{V}{1\ \text{mol}}=\frac{R T}{P}=\frac{(8{,}314\ \text{L} \cdot \text{kPa}/ \text{mol} \cdot \text{K}))\times(305{,}15\ \text{K})}{121{,}56\ \text{kPa}}=\frac{20{,}9\ \text{L}}{\text{mol}}|
Réponse :
Le volume d'une mole du gaz inconnu est |20{,}9\ \text{L}|.