Chapitre 4 : Comment la qualité de l’air est-elle caractérisée ? Tp 6 : Les gaz présents dans l’air
Page 1 sur 2 Objectifs :
Exprimer la composition de l’air par les fractions molaires ou les pourcentages molaires et interpréter ces données.
Proposer des tests chimiques mettant en évidence la présence des gaz CO2, H2O, O2 . Mettre en œuvre un protocole montrant la proportion de dioxygène dans l’air.
L'air est un mélange gazeux constitué de 78,08 % de diazote (N
2), de 20,95 % dioxygène (O
2) mais également d'autres gaz (dioxyde de carbone, vapeur d'eau, hélium…) sans lesquels n'existeraient pas les conditions nécessaires à la protection et au maintien de la vie.
1. Tests chimiques mettant en évidence quelques gaz présents dans l’air 1.1. Identification et pourcentage molaire du dioxygène
Le combustible d’une bougie est l’acide stéarique de formule chimique C18H36O2 et il réagit avec le dioxygène contenu dans l’air selon l’équation de combustion suivante :
C18H36O2 (s) + 26 O2(g) 18 CO2(g) + 18 H2O (g)
Le dioxyde de carbone est très soluble dans l’eau. Il s’y dissout donc dès sa formation.
Expérience 1 (voir schéma de l’expérience):
- Remplir une coupelle d’eau
- Allumer une bougie au centre de la coupelle - Recouvrir la bougie avec une éprouvette graduée
Questions :
1. Notez vos observations.
2. Mesurez la hauteur heau d’eau obtenue dans l’éprouvette.
3. Qu’observez-vous sur les parois de l’éprouvette ?
4. Quelle est l’espèce chimique formée ? Calculez le rapport Héprouvette/heau. Ce rapport correspond au rapport des volumes. A l’aide du document 1, en déduire le pourcentage en volume du dioxygène dans l’air, puis le pourcentage molaire.
5. Comparez la valeur obtenue à la valeur attendue en calculant un écart relatif, en vous aidant du document 2.
1.2. Test d’identification du dioxyde de carbone
Expérience 2 : Verser de l’eau de chaux dans un bécher. Laisser se bécher à l’air libre. Attendre et observer.
Quel est le gaz présent dans l’air ainsi mis en évidence ?
1.3. Test d’identification de l’eau
Expérience 3 :Déposer unespatule de sulfate de cuivre anhydre blanc dans une coupelle. Exposer à l’air libre.Attendre et observer.
Doc. 3 L’eau de chaux
L’eau de chaux est une solution saturée d’hydroxyde de calcium Ca(OH)2. En présence de dioxyde de carbone, elle se trouble avec la formation d’un précipité blanc de carbonate de calcium CaCO3(s).
Doc.2 Ecart relatif
L’écart relatif permet de comparer l’écart entre une valeur expérimentale et théorique attendue selon la formule.
Ecart relatif = -
Doc.1 Volume molaire
Le volume molaire des gaz étant le même quelle que soit la nature du gaz, on peut assimiler le pourcentage en volume au pourcentage molaire.
Schéma de l’expérience 1
Doc. 4 le sulfate de cuivre anhydre
Le sulfate de cuivre anhydre CuSO4 est une poudre blanche. Au contact de l’eau ou de vapeur d’eau, il bleuit en formant le pentahydrate CuSO4, 5 H2O
Chapitre 4 : Comment la qualité de l’air est-elle caractérisée ? Tp 6 : Les gaz présents dans l’air
Page 2 sur 2 2. Composition de l’air
Convertir toutes les proportions de gaz données dans le document 5 en fraction molaire afin de pouvoir les comparer.
Doc. 5 Composition de l’air
Doc. 6 Fraction molaire
La fraction molaire est le rapport de la quantité de matière du constituant considéré sur la quantité de matière totale du mélange. Sa valeur est comprise entre 0 et 1.
xi =
xi : fraction molaire du constituant i (sans unité) ni : quantité de matière du constituant i (mol) ntot : quantité de matière totale du mélange (mol)
Doc. 7 Pourcentage molaire
Le pourcentage molaire est l’expression en pourcentage de la fraction molaire.
xi (%mol) = xi x 100 Exemples :
Pour le diazote, xi (%mol) = 78,08 % donc xi = 0,7808
Pour le néon, xi (%mol) = 18,2 x 100/106 = 0,00182 % donc xi = 0,0000182
