TP n° 3 Suivi d’une réaction chimique par mesure de pression

But : tracer la courbe x = f(t) de l’avancement d’une réaction entre le métal magnésium et les ions hydronium H3O+ de l’acide chlorhydrique.

Protocole : on verse un volume Va = 10 mL d’acide chlorhydrique  de concentration Ca = 1,0 mol.L-1     dans un erlenmeyer  contenant   un morceau de métal magnésium de longueur L = 1,0 cm. La longueur d’un ruban de 1 m de magnésium pèse 1,61 g.  La masse molaire moléculaire du magnésium est M =  24,3 g.mol-1.         .

Couple oxydant réducteur : H+/H2 ; Mg2+/Mg

Remarque : pensez à décaper le magnésium solide de manière à ce que la couche protectrice n’empèche pas la réaction.

A l’intérieur du réacteur on place un détecteur de pression. A l’instant t = 0 s on laisse tomber le morceau de magnésium on referme le bouchon, on note toutes les 20 s la valeur de la pression à l’intérieur du réacteur (la durée totale est de 400 s environ ) .

Questions avant expérience

1)      Dessiner le schéma de l’expérience

2)     Ecrire l’équation bilan de la réaction en notant l’oxydant le réducteur pour chaque demi équation.  Nommer la demi équation en expliquant votre réponse.

3)     tracer le tableau d’avancement.

4)     Déterminer la valeur de xmax et déterminez la composition finale du système.

5)     Rappeler la loi des gaz parfait en donnant la signification et l’unité légale de chaque paramètre.

6)     Déterminer la relation entre la quantité de matière de dihydrogène formé et :

- la pression initiale Po à l’intérieur du réacteur

- le volume V de volume gazeux à l’intérieur du réacteur (donner une méthode pour déterminer V)

- la température T à l’intérieur du réacteur

- la constante R = 8,31 SI

 

Réaliser l’expérience et remplir le tableau suivant :

t(s)

0

10

 

 

 

 

 

 

 

P(Pa)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X(mol)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7)      Tracer sur excel la courbe représentant l’avancement en fonction du temps.

8)     Déterminer le temps de ½ réaction.

9)     Calculer la vitesse volumique de réaction à t = 0 s à t1/2  et t en fin de réaction.

10)  Déterminer le volume maximal de dihydrogène dégagé V(H2)max . Le volume molaire est dans ces conditions : Vm = 22,4 L.mol-1