TP : Détermination du volume molaire d’un gaz
I. Problème :
La loi d'Avogadro, énoncée par Amedeo Avogadro en 1811, spécifie que des volumes égaux de gaz différents, aux mêmes conditions de température et de pression, contiennent le même nombre de molécules.
Il résulte que le volume d’une mole de gaz différents est le même.
On cherche à déterminer le volume qu’occupe 1 mole de gaz, c'est-à-dire le volume molaire d’un gaz.
II. Hypothèse et stratégie :
Si des quantités identiques de gaz différents occupent le même volume, on peut utiliser une réaction
produisant un gaz : on choisit la réaction entre le magnésium et l’acide chlorhydrique au cours de laquelle il se dégage du dihydrogène gazeux. L’équation qui modélise la réaction est la suivante :
2 2( )
)
(s 2 H aq Mg aq H g
Mg
On déterminera :
- par le calcul, la quantité de dihydrogène qui se dégage lorsqu’on fait réagir une quantité connue de magnésium
- par la mesure, le volume de dihydrogène
On déduira du calcul et de la mesure le volume d’une mole de gaz.
III. Préparation :
1. Détermination de la quantité de magnésium mise en jeu lors de la réaction : On donne la masse d’un mètre de ruban de magnésium = 1,24g.m-1
Couper un morceau d’environ 3cm de ruban
Noter la mesure exacte appelée L sur la feuille réponse et répondre aux questions 1. de la feuille réponse.
2. Calul des quantités d’acide chlorhydrique à utiliser et de dihydrogène formé : Répondre aux question 2. de la feuille réponse.
IV. Manipulation :
1. Retourner l’éprouvette graduée remplie d’eau sur le cristallisoir et adapter le tube à dégagement sous l’éprouvette
2. Verser l’acide chlorhydrique dans le tube à essais 3. Déposer le morceau de magnésium sur le haut du tube
incliné, en évitant tout contact entre le magnésium et l’acide
4. Adapter le tube à dégagement sur le tube à essais puis déclencher la réaction en basculant le tube
V. Mesures et exploitations :
Mesurer le volume de dihydrogène dégagé VH2 . Noter ce volume sur la feuille réponse et répondre aux questions 3. de la feuille réponse.
Acide chlorhydrique Magnésium
eau Éprouvette graduée
Feuille réponse Noms :
TP : Détermination du volume molaire d’un gaz
1. Détermination de la quantité de magnésium mise en jeu lors de la réaction : a. Longueur L de ruban utilisé :
b. Masse mMg de ruban correspondante :
c. Quantité de magnésium nMg contenu dans le ruban :
2. Quantités d’acide chlorhydrique à utiliser et de dihydrogène formé :
a. Dresser le tableau d’avancement qui permet de déterminer la quantité minimale d’ion H+ nécessaire pour faire réagir tout le magnésium prélevé (à nommer « nH+ » dans le tableau)
b. Déterminer de xmax :
c. Calcul de la quantité minimale nH+ de H+ nécessaire pour faire réagir tout le magnésium :
d. La concentration des ions H+ dans la solution d’acide chlorhydrique est C=2mol/L.
Calcul du volume VHCl d’acide chlorhydrique nécessaire à prélever :
Lors de la manipulation, utiliser un large excès (au moins deux fois la quantité nécessaire) d’acide chlorhydrique
(Remarque : une hauteur de 1cm dans un tube à essais correspond à environ 1mL de solution) Choix du volume d’acide chlorhydrique utilisé dans la manipulation :
e. Calcul de la quantité théorique nH2 de H2 formée :
3. Mesures et exploitations :
a. Mesure du volume VH2 de dihydrogène dégagée :
b. Déduire de l’étude précédente et de la mesure le volume d’une mole de dihydrogène Vmol à partir de VH2
et nH2 :
c. Le volume molaire d’un gaz dépend de la température. Dans les conditions de l’expérience il est de Vth=24L.mol-1.
Calculer l’écart relatif en utilisant le calcul ci-dessous ; commenter le résultat obtenu.
exp 100
th th
V V V relatif écart
