Calcul du Volume d’Air pour le Magnésium
Comprendre le Calcul du Volume d’Air pour le Magnésium
Dans un laboratoire, un groupe d’élèves de 4ème effectue une expérience pour étudier la réaction entre le magnésium et l’oxygène. Le magnésium brûle dans l’air pour former de l’oxyde de magnésium selon la réaction chimique suivante:
\[ 2 \text{ Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2 \text{ MgO} \]
Les élèves ont une bande de magnésium de masse connue et doivent calculer le volume d’air nécessaire pour que tout le magnésium réagisse complètement. Ils savent que l’air contient environ 20% d’oxygène par volume.
Données fournies:
- Masse de la bande de magnésium: \(0.5 \text{ g}\)
- Masse molaire du magnésium (Mg): \(24.3 \text{ g/mol}\)
- Volume molaire des gaz dans les conditions normales de température et de pression (CNTP): \(22.4 \text{ L/mol}\)
Questions:
1. Calcul de la quantité de matière de magnésium: Utilisez la masse de magnésium et la masse molaire pour trouver combien de moles de magnésium sont présentes.
2. Détermination de la quantité d’oxygène nécessaire: À partir de l’équation équilibrée, déterminez la quantité de moles d’oxygène requises pour réagir complètement avec le magnésium.
3. Calcul du volume d’oxygène nécessaire: Utilisez le volume molaire pour calculer le volume d’oxygène nécessaire.
4. Calcul du volume total d’air nécessaire: Sachant que l’oxygène représente 20% du volume de l’air, calculez le volume total d’air requis.
Correction : Calcul du Volume d’Air pour le Magnésium
1. Calcul de la quantité de matière de magnésium
La quantité de matière (nombre de moles) indique le nombre d’entités (atomes de magnésium) présentes. La formule pour calculer la quantité de matière est \( n = \frac{m}{M} \), où \( m \) est la masse de la substance et \( M \) sa masse molaire.
Formule :
\[ n_{\text{Mg}} = \frac{m_{\text{Mg}}}{M_{\text{Mg}}} \]
Données :
- Masse de magnésium, \( m_{\text{Mg}} = 0.5 \) g
- Masse molaire du magnésium, \( M_{\text{Mg}} = 24.3 \) g/mol
Calcul :
\[ n_{\text{Mg}} = \frac{0.5 \, \text{g}}{24.3 \, \text{g/mol}} \] \[ n_{\text{Mg}} = 0.0206 \, \text{moles} \]
2. Détermination de la quantité d’oxygène nécessaire
Selon l’équation équilibrée de la réaction, 2 moles de magnésium réagissent avec 1 mole d’oxygène. On utilise cette stœchiométrie pour déterminer la quantité d’oxygène nécessaire.
Formule :
\[ n_{\text{O}_2} = \frac{n_{\text{Mg}}}{2} \]
Données :
- Quantité de magnésium, \( n_{\text{Mg}} = 0.0206 \) moles
Calcul :
\[ n_{\text{O}_2} = \frac{0.0206 \, \text{moles}}{2} \] \[ n_{\text{O}_2} = 0.0103 \, \text{moles} \]
3. Calcul du volume d’oxygène nécessaire à CNTP
Le volume molaire à CNTP est le volume occupé par une mole de gaz, soit 22.4 litres par mole.
Formule :
\[ V_{\text{O}_2} = n_{\text{O}_2} \times V_{\text{molaire}} \]
Données :
- Quantité d’oxygène, \( n_{\text{O}_2} = 0.0103 \) moles
- Volume molaire, \( V_{\text{molaire}} = 22.4 \) L/mol
Calcul :
\[ V_{\text{O}_2} = 0.0103 \, \text{moles} \times 22.4 \, \text{L/mol} \] \[ V_{\text{O}_2} = 0.2307 \, \text{L} \]
4. Calcul du volume total d’air nécessaire
L’oxygène constitue environ 20% du volume de l’air. Pour trouver le volume total d’air nécessaire, on divise le volume d’oxygène requis par la fraction d’oxygène dans l’air.
Formule :
\[ V_{\text{air}} = \frac{V_{\text{O}_2}}{0.20} \]
Données :
- Volume d’oxygène, \( V_{\text{O}_2} = 0.2307 \) L
Calcul :
\[ V_{\text{air}} = \frac{0.2307 \, \text{L}}{0.20} \] \[ V_{\text{air}} = 1.1535 \, \text{L} \]
Calcul du Volume d’Air pour le Magnésium
D’autres exercices de chimie niveau 4 ème:
0 commentaires