Détermination expérimentale du volume molaire d’un gaz PRINCIPE :
Le volume molaire gazeux est le volume occupé par une mole de gaz. Son symbole est noté Vm. Afin de déterminer sa valeur, vous allez réaliser une expérience dont le principe est le suivant :
On fait réagir entièrement une masse m connue de magnésium (métal gris) avec une solution d’acide chlorhydrique. Il se forme une effervescence qui met en évidence la formation d’un gaz : c’est du dihydrogène. Son volume est mesuré à l’aide d’une éprouvette et il sera noté VH2.
La mesure du volume de dihydrogène dégagé permet alors de calculer le volume occupé par une mole de ce gaz, et donc de n’importe quel gaz, dans les conditions de température et de pression de l’expérience.
EXPERIENCE :
Découper un morceau de ruban de magnésium ( 2 cm). Mesurer précisément sa longueur l
Remplir le cristallisoir d’eau (à moitié).
Mettre des gants et remplir à ras bord l’éprouvette graduée avec la solution d’acide chlorhydrique.
Fermer l’éprouvette avec un papier plaqué sur le liquide. Retourner l’éprouvette au dessus du cristallisoir en immergeant sa partie supérieure. Maintenir l’éprouvette verticalement à l’aide de la pince et du support (et retirer le papier s’il est resté appliqué). Il ne doit pas y avoir d’air à l’intérieur de l’éprouvette.
Glisser le ruban de magnésium sous l’éprouvette. Observer et attendre la disparition complète du morceau de magnésium. Lire alors le plus précisément possible le volume dégagé VH2 en mL.
Peser, d’autre part, un ruban de magnésium de 1m de long. Noter sa masse m’.
TRAVAIL A EFFECTUER (compte- rendu)
1) Décrire cette expérience sous la forme de 2 ou 3 schémas légendés.
Indiquer clairement les différentes valeurs mesurées.
2) Exploitation des résultats :
a) Calculer la masse du morceau de magnésium (2 cm) connaissant celle du morceau de 1m.
b) En déduire la quantité de matière de magnésium découpé. On donne M(Mg)=24,305 g.mol-1 c) Donner la formule chimique de la solution d’acide chlorhydrique (ou chlorure d’hydrogène).
d) Sachant que les ions chlorures sont spectateurs dans la réaction chimique observée avec le magésium, donner la formule chimique des réactifs.
e) En déduire l’équation bilan de la réaction.
f) Faire un tableau d’avancement en faisant apparaître le nombre de mol initial puis en cours de r réaction pour un avancement égale à x (on notera nacide le nombre de mol initial d’ions H+ ayant réagit)
g) Quel est le réactif limitant ? Justifier votre réponse. En déduire la quantité de matière en dihydrogène formé.
h) Connaissant le volume de dihydrogène formé, calculer le volume qu’occuperait une mole de ce gaz.
i) En déduire le volume molaire (Vm) dans les conditions de température et de pression de l’expérience (dans ce calcul, on fera apparaître la relation entre les grandeurs Vm, VH2 et nH2).
Propriété du volume molaire : Ce volume est le même pour tous les gaz à condition que la température et la pression au moment de la mesure du volume restent les mêmes (Loi d’Avogadro-Ampère). Une mole de H2, une mole de CO2, d’O2….. occupe donc le même volume. A une température de 0°C et une pression de 101325 Pa, le volume molaire est de 22,4 L.mol-1.
