Calcul du Liquide Résiduel Après Réaction
Comprendre le Calcul du Liquide Résiduel Après Réaction
Dans un laboratoire de chimie, un groupe d’étudiants réalise une expérience pour observer la réaction entre l’hydroxyde de sodium \( NaOH \) et le sulfate de cuivre \( CuSO_4 \).
La réaction produit un précipité de hydroxyde de cuivre \( Cu(OH)_2 \) et une solution surnageante d’eau et de sulfate de sodium \( Na_2SO_4 \).
Les étudiants veulent calculer le volume de liquide surnageant restant après que le précipité a été retiré.
Données fournies:
- Volume initial de la solution de \( NaOH \): 200 mL
- Volume initial de la solution de \( CuSO_4 \): 150 mL
- Concentration de la solution de \( NaOH \): 1 M
- Concentration de la solution de \( CuSO_4 \): 1,5 M
- Densité des solutions \( NaOH \) et \( CuSO_4 \): 1,05 g/mL
- Équation de la réaction chimique: \( 2 NaOH + CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4 \)
Questions:
1. Calculer la quantité de matière de chaque réactif en moles.
2. Identifier le réactif limitant.
3. Calculer la quantité de matière du produit formé.
4. Estimer le volume de liquide surnageant après la séparation du précipité. Supposer que le volume de précipité formé est négligeable par rapport au volume total de solution.
Correction : Calcul du Liquide Résiduel Après Réaction
1. Calcul de la quantité de matière de chaque réactif en moles:
Pour \( NaOH \):
- Concentration (C) = 1 M (mol/L)
- Volume (V) = 200 mL = 0.2 L
\[ \text{Quantité de matière (n)} = \text{C} \times \text{V} \] \[ \text{Quantité de matière (n)} = 1\, \text{mol/L} \times 0.2\, \text{L} \] \[ \text{Quantité de matière (n)} = 0.2\, \text{mol} \]
Pour \( CuSO_4 \):
- Concentration (C) = 1.5 M (mol/L)
- Volume (V) = 150 mL = 0.15 L
\[ \text{Quantité de matière (n)} = \text{C} \times \text{V} \] \[ \text{Quantité de matière (n)} = 1.5\, \text{mol/L} \times 0.15\, \text{L} \] \[ \text{Quantité de matière (n)} = 0.225\, \text{mol} \]
2. Identification du réactif limitant:
Calcul des proportions nécessaires selon l’équation chimique \( 2 NaOH + CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2 + Na_2SO_4 \):
- Pour 1 mol de \( CuSO_4 \), il faut 2 mol de \( NaOH \).
- Pour 0.225 mol de \( CuSO_4 \), il faudrait 0.225 mol × 2 = 0.45 mol de \( NaOH \)
Comme seulement 0.2 mol de \( NaOH \) est disponible, le \( NaOH \) est le réactif limitant.
3. Calcul de la quantité de matière du produit \( Cu(OH)_2 \) formé:
Selon le réactif limitant (\( NaOH \)), la moitié de sa quantité de matière donne la quantité de \( Cu(OH)_2 \):
- Quantité de \( Cu(OH)_2 \) = 0.2 mol ÷ 2 = 0.1 mol
4. Estimation du volume de liquide surnageant après la séparation du précipité:
Volume total initial des réactifs:
- \( 200 \, \text{mL} (NaOH) + 150 \, \text{mL} (CuSO_4) = 350 \, \text{mL} \)
Supposition:
Le volume de précipité \( Cu(OH)_2 \) est négligeable par rapport au volume total de la solution.
Volume de liquide surnageant:
- Approximativement 350 mL
Calcul du Liquide Résiduel Après Réaction
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