Bilan d'une réaction chimique

TP n°22 (Chimie)

I°) Première mesure :

   1°) Etude qualitative de l’expérience :

     Le dispositif nécessaire à cette expérience se trouve sur votre paillasse.

                                               acide chlorhydrique (H⁺ + Cl^-) à 1,0 mol/L              

                                                   ruban de magnésium

barreau aimanté

                                                                                                       éprouvette remplie d'eau

-     Placer dans le ballon vide de 100 mL, un morceau de magnésium (paillasse prof) de 0,044 g .

- Remplir la burette graduée d’acide chlorhydrique (H⁺ + Cl^-) (Port des lunettes + gants obligatoire)

 Appeler le professeur pour enfoncer le bouchon dans le ballon.

  (Il faudra également appeler le professeur pour ôter la bouchon ).

La réaction chimique peut commencer.

- Verser  1,0 mL d’acide chlorhydrique.

-   Mettre l’agitation en marche (Agitation modérée).

a°) Décrire ce qui se passe dans le ballon.

b°) Noter le volume de gaz dégagé dès que le système chimique n’évolue plus.

    Remarque : A chaque fois que l’on verse un certain volume l’acide, le même volume d’air est expulsé

     dans l’éprouvette .

        La réaction chimique qui a lieu dans le ballon se traduit par l’équation-bilan suivante :

                                                  Mg + 2H⁺          Mg ²⁺ + H₂

c°) Quel est le gaz formé ? Comment pourrait-il- être mis en évidence ?

d°) Quel est le réactif limitant au vue de l’expérience ?

2°) Etude quantitative :

a°) Calculer la quantité de matière n₁ de magnésium dans l’état initial .

b°) Calculer la quantité de matière n₂ en ions H⁺ dans l’état initial .

c°) Dresser un tableau d’avancement de la réaction en considérant que x moles de Mg ont été consommées.

d°) Ecrire les deux inégalités (ou égalités) permettant de trouver l’avancement maximal de la réaction.

e°) En déduire le réactif limitant. La théorie confirme-t-elle l’expérience ?

f°) En déduire le nombre de moles de H₂ formés ainsi que le volume correspondant. Vérifier votre résultat

     avec l’expérience (% d'erreur) puis commenter.

II°) Deuxième mesure :

Sans démonter le dispositif, ajouter 4,0 mL supplémentaires d’acide. En attendant que le système cesse d’évoluer, répondre aux questions.

Dans les questions suivantes, on considérera que l’état initial est l’état pour lequel un ruban entier de magnésium réagit avec 5,0 mL d’acide chlorhydrique  (1,0 mL provenant de la première mesure  + 4,0 mL provenant de la 2^ième mesure).

a°) La quantité de matière n₁ de magnésium dans l’état initial  a-t-elle été modifiée ?

b°) Calculer la quantité de matière n_2’ en ions H⁺.

c°) Dresser un tableau d’avancement de la réaction en considérant que x moles de Mg ont été consommées.

d°) Ecrire les deux inégalités (ou égalités) permettant de trouver l’avancement maximal de la réaction.

e°) En déduire le réactif limitant. La théorie confirme-t-elle l’expérience ?

f°) En déduire le nombre de moles de H₂ formés ainsi que le volume correspondant. Vérifier votre résultat

     avec l’expérience (% d'erreur) puis commenter.

g°) Quel serait le volume de gaz produit si l’on avait ajouté 10,0 mL, 15 ,0 mL … d’acide au lieu de 5,0

      mL?

h°) Porter sur un graphe le volume de gaz qui s’est dégagé en fonction du volume d’acide versé.

i°) Déduire du graphe le point qui correspond aux conditions stœchiométriques.

Données : M_Mg=24,3 g/mol                V_m donné par le professeur (dépend des conditions de l’expérience).