Réaction du métal aluminium sur l’acide chlorhydrique

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Etat initial :

T_i = 20°C ; P_i = 1bar ; m₁ = 2g d’aluminium ; quantité de matière d’acide chlorhydrique n₁ = C₁.V₁ ;

Etat final :

T_f = 20°C ; P_f = 1bar ; il reste de l’acide chlorhydrique car le pH est inférieur à 7. Le gaz qui se dégage est le dihydrogène H₂ qui réagit avec le dioxygène de l’air suivant la réaction :

H_2(g) + O_2(g) -----> H₂0_(l)

La réaction produit des ions aluminium Al³⁺ mis en évidence par les ions hydroxyde HO^- pour donner un précipité d’hydroxyde d’aluminium suivant l’équation bilan :

Al³⁺ + 3 HO^- -------> Al(OH)₃

2. Vidéo

Equation chimique.

2 Al_(s) + 6 (H⁺ + Cl^-)_aq ------> 2 Al³⁺_(aq) + 3 H_2(g) + 6 Cl^-_(aq)

Les ions spectateurs sont les ions chlorure. On peut écrire l’équation bilan de la manière suivante :

2 Al_(s) + 6 H⁺ _aq ------> 2 Al³⁺_(aq) + 3 H_2(g)

3. Vidéo

Tableau d’avancement.

Equation chimique		2 Al(s) + 6 (H^+ + Cl^-)aq ------> 2 Al^3+(aq) + 3 H2(g) + 6 Cl^-(aq)
Etat du système	Avancement	Quantités de matière ( en mol )
Etat initial	x = 0		0,1	0	0	0,1
Au cours de la transformation	x	7,41x10^-2 - 2x	0,1 - 6x	2x	3x	0,1
Etat final	x = xmax	7,41x10^-2 -2xmax	0,1 - 6xmax	2xmax	3xmax	0,1

4. Valeur de x_max :

Dans le cas ou il n’y a plus d’aluminium :

7,41x10^-2 -2 x_max = 0

x_max = 3,71x10^-2 mol

Dans le cas ou il n’y a plus d’acide chlorhydrique :

0,1 - 6x_max = 0

x_max = 0,1/6 = 1,67 x 10^-2 mol

On prend la plus petite des 2 valeurs:

x_max = 1,67 x 10^-2 mol

L’acide chlorhydrique est en défaut, l’aluminium est en excès.

5. Volume de gaz V₂ qui se dégage :

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n(H₂) = 3.x_max

V(H₂) = n(H₂).Vm = 3.x_max.Vm = 3 x1,67x10^-2x24

V(H₂) = 1,20 L