13/01/2018 C08_dissolution_avancement_TP_partieB.doc 1/3
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1ère S Thème : Couleurs et images TP n°14 - B
Chimie Réaction de l’acide chlorhydrique sur le magnésium - Loi des gaz parfaits Chap.8
But du TP : A partir de la mesure de la pression, étudier quantitativement la transformation chimique entre le magnésium et l’acide chlorhydrique.
1. Etude quantitative : Partie expérimentale A lire avec attention
Fixer une extrémité du tuyau au capteur, et l’autre extrémité au bouchon troué.
Avec l’éprouvette graduée, mesurer 10,0 mL d’acide chlorhydrique et les verser dans le ballon à fond plat (erlenmeyer sur le schéma).
Attention, la suite est délicate et requiert une extrême minutie :
1.1. Mesurer précisément la longueur du ruban de magnésium :ℓ = ... cm
Incliner l’erlenmeyer afin d’y déposer sur l’encolure le petit morceau de magnésium mais sans que celui-ci ne tombe dans l’acide !
Boucher avec précaution le récipient de façon hermétique avec le bouchon troué 1.2. Mesurer la pression initiale pinitiale = ...
Placer verticalement l’erlenmeyer pour que le magnésium tombe dans l’acide
tout en maintenant fermement le bouchon pendant toute l’expérience pour éviter que la pression ne l’expulse. Suivre l’évolution de la pression.
1.3. Lorsque la transformation est terminée, mesurer la pression finale pfinale . En déduire la valeur Δp.
pression finale pfinale = ...
Δp = pfinale - pinitiale = ...
1.4. Mesurer la température en °C, puis donner sa valeur en K.
= ... °C
T = ... K
1.5. Quel est le réactif limitant d’après l’expérience ? Justifier votre réponse.
Données sur la réaction et sur les lois à utiliser
Le magnésium Mg se transforme lorsqu’il est mis en contact d’une solution aqueuse d’acide chlorhydrique (H+(aq) + Cℓ-(aq)). Cette transformation peut être traduite sous la forme de l’équation chimique suivante :
Mg
(s)+ 2 H
+(aq)→ Mg
2+(aq)+ H
2(g) Les ions chlorure Cℓ-(aq) sont des ions spectateurs. Ils ne sont pas consommés lors de la réaction.
La réaction est rapide.
La transformation chimique produit un gaz dans une enceinte fermée contenant initialement de l’air à la
pression atmosphérique. L’augmentation de pression Δp est alors proportionnelle à la quantité n de gaz formé (à condition que la température et le volume restent constants).
D’après la loi des gaz parfaits, on peut donc écrire : Δp V = n R T avec Δp (en Pa), V (en m3), T (en K), n (en mol) et R constante des gaz parfaits : R = 8,31 J.K-1mol-1.
Rappel : T(K) = (°C) + 273 ; 1 hPa = 100 Pa (unité S.I de la pression)
Le volume V des gaz contenu dans l’erlenmeyer est V = 70 mL = 70 10-6 m3.
hPa
Capteur de pression
Mélange réactionnel Bouchon
Acide
Magnésium
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1.6. Calculer la quantité expérimentale n(H2)exp de dihydrogène produit en utilisant la loi des gaz parfaits.
(attention aux unités).
2. Etude quantitative : Partie théorique
On souhaite savoir si les réactifs sont ajoutés en proportions stœchiométriques ou non, et dans ce cas quel serait le réactif limitant.
Cas de l’acide chlorhydrique : Vous allez utiliser un volume V = 10,0 mL de solution aqueuse d’acide chlorhydrique de concentration C = 1,0 mol.L-1.
2.1. Calculer la quantité de matière n(H+(aq)) d’ions hydrogène H+(aq) mis en jeu initialement.
Cas du magnésium : Pour déterminer avec le plus de précision possible la masse de magnésium utilisé, le professeur a mesuré la masse d’un ruban de magnésium de longueur ℓ = 1,00 m. Soit, m(ruban de 1 mètre) = 1,13 g.
2.2. En déduire la masse m(Mg) de votre morceau de magnésium (attention aux chiffres significatifs).
2.3. Calculer la quantité de matière n(Mg) de magnésium mise en jeu initialement (M(Mg) = 24,3 g.mol-1).
2.4. Compléter le tableau d’avancement ci-dessous
équation-bilan Mg (s) + 2 H+(aq) Mg2+(aq) + H2(g) Etat initial x = 0 n(Mg) = ... n(H+(aq)) = ...
en cours x
Etat final x = xmax
2.5. Déterminer si les proportions stœchiométriques sont respectées. Sinon, identifier le réactif limitant.
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2.6. Calculer la quantité théorique n(H2)théo
3. Exploitation
3.1. Calculer le pourcentage d’erreur relative sur la quantité de dihydrogène produit : % E R = n(H2)exp - n(H2)théo
n(H2)théo
100.
3.2. Préciser les causes d’erreurs expérimentales.
Élèves
1 ballon à fond plat
1 bécher 50 mL
1 éprouvette graduée de 10 mL
1 Bouchon troué avec tuyau
1 Capteur de pression
Tubes à essais
Thermomètre électronique
eau distillée
morceau de ruban de magnésium environ 4 cm
Solution aqueuse d’acide chlorhydrique 1,0 mol.L-1
Balance à 0,1 g près ou à 0,01 g près
