Réaction entre le Zinc et l'Acide Chlorhydrique
Contexte : La réaction entre un acideUne substance qui libère des ions hydrogène (H+) en solution, caractérisée par un pH inférieur à 7. et un métalUn matériau qui est généralement dur, brillant, et bon conducteur d'électricité et de chaleur..
En chimie, il est courant d'observer des transformations spectaculaires. L'une des plus classiques est la réaction entre le zinc métallique (Zn) et une solution d'acide chlorhydrique (HCl). Lorsqu'on plonge un morceau de zinc dans cet acide, on observe une effervescence : un gaz se dégage. Ce gaz est du dihydrogène (H₂), que l'on peut identifier par une petite détonation ("pop") en approchant une allumette. Pendant ce temps, le zinc se dissout et se transforme en une nouvelle espèce chimique en solution, le chlorure de zinc (ZnCl₂). Cet exercice vous guidera pour comprendre et quantifier cette transformation chimique.
Remarque Pédagogique : Cet exercice est fondamental car il aborde les bases du calcul stœchiométrique. Vous apprendrez à utiliser une équation chimique comme une "recette" pour prédire les quantités de produits formés ou de réactifs consommés. C'est une compétence essentielle en chimie.
Objectifs Pédagogiques
- Écrire et équilibrer l'équation d'une réaction chimique.
- Identifier les réactifs et les produits.
- Calculer des quantités de matière (moles) à partir d'une masse ou d'un volume.
- Déterminer le réactif limitant et l'avancement maximal de la réaction.
- Calculer la masse ou le volume d'un produit formé.
Données de l'étude
Schéma de l'Expérience
Dispositif expérimental
| Donnée | Symbole | Valeur |
|---|---|---|
| Masse molaire du Zinc | \(M(\text{Zn})\) | 65,4 g/mol |
| Masse molaire de l'Hydrogène | \(M(\text{H})\) | 1,0 g/mol |
| Masse molaire du Chlore | \(M(\text{Cl})\) | 35,5 g/mol |
| Volume molaire des gaz (CNTP) | \(V_m\) | 22,4 L/mol |
Questions à traiter
- Écrire l'équation de la réaction ajustée (équilibrée) entre le zinc et l'acide chlorhydrique.
- Calculer les quantités de matière initiales des réactifs (zinc et acide chlorhydrique).
- Construire le tableau d'avancement de la réaction et déterminer le réactif limitant.
- Calculer la masse de chlorure de zinc (\( \text{ZnCl}_2 \)) formée à la fin de la réaction.
- Calculer le volume de dihydrogène (\( \text{H}_2 \)) dégagé au cours de la réaction.
Les bases de la Stœchiométrie
Pour résoudre cet exercice, vous aurez besoin de maîtriser quelques formules clés qui lient la masse, le volume, la concentration et la quantité de matière.
1. Quantité de matière (mole)
La mole est l'unité de quantité de matière. Pour un solide, on la calcule à partir de sa masse \( m \) et de sa masse molaire \( M \).
\[ n = \frac{m}{M} \]
Où \(n\) est en moles (mol), \(m\) en grammes (g) et \(M\) en grammes par mole (g/mol).
2. Concentration Molaire
Pour une espèce en solution, la quantité de matière dépend de la concentration molaire \( C \) et du volume \( V \) de la solution.
\[ n = C \times V \]
Où \(n\) est en moles (mol), \(C\) en moles par litre (mol/L) et \(V\) en litres (L).
Correction : Réaction entre le Zinc et l'Acide Chlorhydrique
Question 1 : Écrire l'équation de la réaction
Principe
Le principe fondamental derrière l'écriture d'une équation chimique est la loi de conservation de la masse, formulée par Lavoisier : "Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme." Cela signifie que le nombre d'atomes de chaque élément doit être rigoureusement identique avant la réaction (côté des réactifs) et après la réaction (côté des produits).
Mini-Cours
Une réaction chimique est une réorganisation des atomes. Les molécules de départ, les réactifs, se "cassent" et leurs atomes se recombinent pour former de nouvelles molécules, les produits. On représente cette transformation par une équation. Pour l'équilibrer, on place des nombres, appelés coefficients stœchiométriques, devant les formules des molécules pour s'assurer que le compte d'atomes est bon de chaque côté.
Remarque Pédagogique
Voyez l'équilibrage comme un jeu de puzzle. Vous avez un certain nombre de pièces de chaque type (les atomes) au départ, et vous devez utiliser toutes ces pièces, sans en ajouter ni en perdre, pour construire vos nouvelles structures (les produits). L'erreur classique est de modifier les formules des molécules (les indices) : on n'a pas le droit de le faire ! On ne peut jouer que sur le nombre de molécules entières (les coefficients).
Normes
L'écriture des formules chimiques (Zn, HCl, ZnCl₂, H₂) et des équations respecte la nomenclature établie par l'Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée (UICPA), qui standardise le langage de la chimie dans le monde entier.
Formule(s)
Il n'y a pas de "formule" mathématique ici, mais une structure logique à respecter :
Hypothèses
On suppose que la réaction se produit comme décrit dans l'énoncé, sans réactions secondaires inattendues. On suppose que les produits identifiés (chlorure de zinc et dihydrogène) sont les seuls formés.
Donnée(s)
Les données pour cette question sont les identités chimiques des substances impliquées, tirées de l'énoncé.
| Rôle | Nom | Formule Chimique |
|---|---|---|
| Réactif | Zinc | Zn |
| Réactif | Acide Chlorhydrique | HCl |
| Produit | Chlorure de Zinc | ZnCl₂ |
| Produit | Dihydrogène | H₂ |
Astuces
Pour équilibrer, procédez méthodiquement. Choisissez un élément et équilibrez-le. Passez ensuite à un autre. Ici, on voit qu'il y a 2 Cl et 2 H à droite. Cela suggère immédiatement qu'il faudra probablement 2 molécules de HCl à gauche. Vérifiez ensuite si tout le reste est équilibré. C'est souvent le chemin le plus rapide.
Schéma (Avant les calculs)
Modèles moléculaires des réactifs
Calcul(s)
Étape 1 : Écrire l'équation brute (non-équilibrée)
Étape 2 : Compter les atomes de chaque côté
Étape 3 : Ajuster les coefficients pour équilibrer
On voit qu'il manque des atomes de H et de Cl à gauche. En plaçant un coefficient "2" devant HCl, on double le nombre d'atomes de H et de Cl de ce côté.
Étape 4 : Vérifier le comptage final
Schéma (Après les calculs)
Modèles moléculaires des produits
Réflexions
L'équation équilibrée \( \text{Zn} + 2 \, \text{HCl} \rightarrow \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2 \) est bien plus qu'une simple écriture. C'est une recette quantitative. Elle nous dit que "pour chaque atome de zinc qui réagit, il faut exactement deux molécules d'acide chlorhydrique, et cela produira une molécule de chlorure de zinc et une molécule de dihydrogène". C'est cette proportion (1 pour 2 donne 1 et 1) qui est la clé de tous les calculs suivants.
Points de vigilance
Ne jamais changer les indices dans les formules ! Par exemple, ne changez pas H₂ en H pour équilibrer. H₂ est la formule de la molécule de dihydrogène, H est un atome d'hydrogène seul. Changer l'indice change la nature même de la substance. On ne modifie que les coefficients placés DEVANT les formules.
Points à retenir
- Une équation chimique doit avoir le même nombre de chaque type d'atome à gauche et à droite.
- On équilibre en ajoutant des coefficients stœchiométriques devant les formules chimiques.
- On ne modifie JAMAIS les indices à l'intérieur d'une formule.
Le saviez-vous ?
Le principe de la conservation de la masse a été l'une des plus grandes révolutions de la chimie, menée par le chimiste français Antoine Lavoisier à la fin du 18ème siècle. En pesant méticuleusement les réactifs et les produits dans des récipients fermés, il a démontré que la masse totale ne changeait pas lors d'une réaction, mettant fin à la théorie phlogistique et fondant la chimie moderne.
FAQ
Résultat Final
A vous de jouer
Équilibrez la réaction entre le magnésium (Mg) et l'acide chlorhydrique (HCl), qui produit du chlorure de magnésium (MgCl₂) et du dihydrogène (H₂).
Question 2 : Calcul des quantités de matière initiales
Principe
Le concept ici est de traduire les grandeurs mesurables de nos réactifs (la masse pour le zinc, le volume et la concentration pour l'acide) en une unité universelle pour les chimistes : la mole. Cette "traduction" est indispensable pour pouvoir comparer les réactifs et utiliser l'équation de la réaction comme une recette.
Mini-Cours
La quantité de matière, notée \(n\) et exprimée en moles (mol), est la grandeur fondamentale en stœchiométrie. Pour un solide, elle est directement proportionnelle à sa masse (\(m\)) via sa masse molaire atomique ou moléculaire (\(M\)). Pour une espèce en solution, elle est le produit de sa concentration molaire (\(C\)) par le volume de la solution (\(V\)). Ces deux relations sont au cœur de tous les calculs de chimie quantitative.
Remarque Pédagogique
Prenez l'habitude, avant tout calcul, de lister clairement vos données d'entrée avec leurs unités. Le piège le plus fréquent dans cette étape est une erreur de conversion. La plus classique est d'oublier de convertir le volume de la solution de millilitres (mL) en litres (L), l'unité de référence pour la concentration molaire.
Normes
Les calculs de quantité de matière sont basés sur les définitions du Système International d'unités (SI). La mole est l'une des sept unités de base du SI. Les masses molaires sont calculées à partir des masses atomiques standards publiées par l'Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée (UICPA).
Formule(s)
Formule pour un solide (le zinc)
Formule pour une solution (l'acide chlorhydrique)
Hypothèses
Nous supposons que la poudre de zinc est pure et que la masse pesée est exacte. Nous supposons également que la concentration de la solution d'acide chlorhydrique est précise et homogène.
Donnée(s)
Les données nécessaires pour ce calcul proviennent directement de l'énoncé de l'exercice.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Masse de zinc | \(m(\text{Zn})\) | 1,3 | g |
| Masse molaire du zinc | \(M(\text{Zn})\) | 65,4 | g/mol |
| Volume d'acide | \(V\) | 50 | mL |
| Concentration de l'acide | \(C\) | 1,0 | mol/L |
Astuces
Pour vérifier l'ordre de grandeur : 1,3 g de zinc (M ≈ 65 g/mol) est une petite fraction d'une mole, donc on s'attend à un résultat de l'ordre de 1/50, soit environ 0,02 mol. Pour l'acide, 50 mL est 1/20ème d'un litre. Pour une concentration de 1 mol/L, on s'attend donc à 1/20 = 0,05 mol. Ces estimations rapides permettent de détecter des erreurs de calcul grossières.
Schéma (Avant les calculs)
État initial des réactifs
Calcul(s)
Quantité de matière de Zinc (Zn)
Conversion du volume d'acide
Quantité de matière d'Acide Chlorhydrique (HCl)
Schéma (Après les calculs)
Quantités de matière initiales
Réflexions
Nous disposons maintenant des quantités initiales des "ingrédients" de notre recette chimique, exprimées dans une unité commune (la mole). Nous pouvons voir que nous avons plus de moles d'acide que de zinc. Cependant, cela ne suffit pas pour savoir lequel sera consommé en premier, car la "recette" (l'équation) nous dit qu'il faut 2 moles d'acide pour 1 mole de zinc.
Points de vigilance
L'erreur N°1 est l'oubli de la conversion du volume en Litres. Si vous calculez \(1,0 \times 50\), vous obtenez 50 moles d'acide, ce qui est une quantité énorme et incohérente pour un si petit volume. Toujours vérifier la cohérence des unités !
Points à retenir
Pour maîtriser cette étape, retenez impérativement :
- Solide : \( n = m/M \)
- Solution : \( n = C \times V \)
- Toujours convertir les volumes en Litres (L) pour les calculs avec la concentration molaire.
Le saviez-vous ?
Le concept de "mole" a été introduit par le chimiste Wilhelm Ostwald en 1894. Il vient du mot latin "moles" qui signifie "une masse". Il a fallu attendre 1971 pour que la mole devienne la septième unité de base du Système International, standardisant ainsi les calculs pour les scientifiques du monde entier.
FAQ
Résultat Final
A vous de jouer
Si l'on utilisait 3,27 g de zinc, quelle serait sa quantité de matière en moles ?
Question 3 : Tableau d'avancement et réactif limitant
Principe
Le concept est de déterminer lequel des deux réactifs va s'épuiser en premier. Ce réactif, appelé "limitant", dictera la quantité maximale de produits que l'on pourra former. Le tableau d'avancement est un outil comptable qui nous permet de suivre l'évolution des quantités de matière au fur et à mesure que la réaction progresse, jusqu'à ce qu'elle s'arrête.
Mini-Cours
L'avancement, noté \(x\) (en moles), représente la "quantité" de réaction qui s'est produite. Pour chaque mole de réaction (c'est-à-dire chaque fois que la réaction se produit "une fois" selon les coefficients de l'équation), on consomme 1 mole de Zn et 2 moles de HCl, et on forme 1 mole de ZnCl₂ et 1 mole de H₂. L'avancement maximal (\(x_{\text{max}}\)) est la valeur de \(x\) pour laquelle l'un des réactifs a une quantité finale nulle.
Remarque Pédagogique
La méthode la plus sûre pour trouver le réactif limitant est de tester chaque réactif. On pose l'hypothèse "Si ce réactif est limitant, alors sa quantité finale est zéro", on en déduit un \(x_{\text{max}}\) possible. On fait cela pour tous les réactifs. La plus petite des valeurs de \(x_{\text{max}}\) calculées est la bonne, et le réactif qui a conduit à cette valeur est le limitant.
Normes
La construction du tableau d'avancement est une application directe de la loi des proportions définies (loi de Proust), qui stipule que les réactifs se combinent et les produits se forment toujours dans les mêmes proportions en masse, ce qui se traduit par des proportions fixes en moles données par les coefficients stœchiométriques.
Formule(s)
Pour trouver le réactif limitant, on résout pour chaque réactif l'équation :
Hypothèses
Nous faisons l'hypothèse que la réaction est "totale", c'est-à-dire qu'elle se poursuit jusqu'à l'épuisement complet d'au moins un des réactifs. Elle ne s'arrête pas en cours de route pour former un équilibre.
Donnée(s)
Pour cette étape, nous utilisons les quantités de matière initiales calculées à la question 2.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Quantité initiale de Zinc | \( n(\text{Zn}) \) | 0,020 | mol |
| Quantité initiale d'Acide | \( n(\text{HCl}) \) | 0,050 | mol |
Astuces
On peut comparer les rapports \( \frac{n_{\text{initial}}}{\text{coeff.}} \). Celui qui a le plus petit rapport est le limitant. Ici :
Pour le Zinc : \( \frac{0,020}{1} = 0,020 \).
Pour l'Acide : \( \frac{0,050}{2} = 0,025 \).
Comme \(0,020 < 0,025\), le Zinc est bien le réactif limitant. Le plus petit de ces rapports est directement égal à \(x_{\text{max}}\).
Schéma (Avant les calculs)
Le tableau d'avancement est le schéma de cette étape. On le remplit avec les quantités initiales avant de commencer les calculs de \(x_{\text{max}}\).
| Équation | Zn | + | 2 HCl | → | ZnCl₂ | + | H₂ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| État Initial (mol) | 0,020 | 0,050 | 0 | 0 | |||
| En cours (mol) | 0,020 - x | 0,050 - 2x | x | x | |||
| État Final (mol) | 0,020 - x_max | 0,050 - 2x_max | x_max | x_max |
Calcul(s)
Hypothèse 1 : Zn est le réactif limitant
Hypothèse 2 : HCl est le réactif limitant
Schéma (Après les calculs)
État final du système
Tableau d'avancement complet (avec \(x_{max}=0,020\) mol)
| Équation | Zn | + | 2 HCl | → | ZnCl₂ | + | H₂ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| État Initial (mol) | 0,020 | 0,050 | 0 | 0 | |||
| En cours (mol) | 0,020 - x | 0,050 - 2x | x | x | |||
| État Final (mol) | \(0,020 - 0,020 = 0\) | \(0,050 - 2 \times 0,020 = 0,010\) | \(0,020\) | \(0,020\) |
Réflexions
La comparaison des deux valeurs de \(x_{\text{max}}\) possibles (\(0,020\) et \(0,025\)) nous montre que la plus petite est \(0,020 \, \text{mol}\). La réaction s'arrêtera donc lorsque \(x\) atteindra cette valeur. Cela signifie que tout le zinc aura disparu, alors qu'il restera encore de l'acide chlorhydrique en solution. Le zinc a "limité" la progression de la réaction.
Points de vigilance
L'erreur la plus commune est d'oublier le coefficient stœchiométrique dans le calcul. Si l'on calcule \(0,050 - x_{\text{max},2} = 0\), on trouve une mauvaise valeur de \(x_{\text{max}}\) et on se trompe de réactif limitant. Toujours inclure le coefficient !
Points à retenir
Pour trouver le réactif limitant :
1. Poser l'équation \( n_{\text{initial}} - (\text{coeff.}) \times x_{\text{max}} = 0 \) pour chaque réactif.
2. Calculer les \(x_{\text{max}}\) potentiels.
3. Choisir la plus petite valeur. Le réactif correspondant est le limitant.
Le saviez-vous ?
En industrie chimique, on choisit souvent de mettre l'un des réactifs en large excès. Ce n'est pas un hasard : cela permet de s'assurer que le réactif le plus cher ou le plus précieux est totalement consommé, maximisant ainsi le rendement de la réaction par rapport à ce composant coûteux.
FAQ
Résultat Final
A vous de jouer
Si l'on démarre avec 0,5 mol de Zn et 0,8 mol de HCl, quel est l'avancement maximal \(x_\text{max}\) ?
Question 4 : Masse de chlorure de zinc formée
Principe
La quantité de chaque produit formé est directement liée à l'avancement maximal \(x_{\text{max}}\) par son coefficient stœchiométrique. Une fois que nous connaissons la quantité de matière (en moles) du produit, nous pouvons la convertir en masse (en grammes) en utilisant sa masse molaire moléculaire.
Mini-Cours
Le lien entre le monde des réactifs et celui des produits est \(x_{\text{max}}\). Le tableau d'avancement nous montre que la quantité finale d'un produit est \( n_f(\text{Produit}) = (\text{coeff. stœchio.}) \times x_{\text{max}} \). On applique ensuite la relation fondamentale \( m = n \times M \) pour trouver la masse.
Remarque Pédagogique
Le calcul se fait en deux temps : d'abord trouver le nombre de moles, puis convertir en masse. N'essayez pas de faire des "produits en croix" directement avec les masses des réactifs, c'est une source d'erreur fréquente car cela ignore les proportions stœchiométriques et les masses molaires différentes.
Normes
Ce calcul est une application directe du principe de conservation de la masse de Lavoisier : la masse des produits formés est égale à la masse des réactifs qui ont été consommés. On pourrait vérifier que \( m(\text{Zn consommé}) + m(\text{HCl consommé}) = m(\text{ZnCl}_2 \text{formé}) + m(\text{H}_2 \text{formé}) \).
Formule(s)
Quantité de matière du produit
Conversion en masse
Hypothèses
On suppose que le chlorure de zinc est le seul produit solide formé et qu'il n'y a pas de réactions secondaires. On suppose également un rendement de 100%, c'est-à-dire que tout le réactif limitant se transforme bien en produits.
Donnée(s)
Les données proviennent de l'énoncé (masses molaires) et du résultat de la question 3 (valeur de \(x_{\text{max}}\)).
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Avancement maximal | \(x_{\text{max}}\) | 0,020 | mol |
| Masse molaire du Zinc | \(M(\text{Zn})\) | 65,4 | g/mol |
| Masse molaire du Chlore | \(M(\text{Cl})\) | 35,5 | g/mol |
Astuces
La masse de produit formé doit être supérieure à la masse du zinc de départ (1,3 g), puisque des atomes de chlore ont été ajoutés. Si vous trouvez une masse inférieure, vous avez probablement fait une erreur de calcul de masse molaire ou de multiplication.
Schéma (Avant les calculs)
Chaîne logique de calcul
Calcul(s)
Calcul de la masse molaire de ZnCl₂
Calcul de la masse de ZnCl₂ formée
Schéma (Après les calculs)
Bilan de masse schématisé
Réflexions
Le résultat de 2,73 g représente le "rendement théorique" de la réaction. C'est la quantité maximale de chlorure de zinc que l'on peut espérer obtenir avec les quantités de départ. En pratique, en laboratoire, le rendement est souvent un peu plus faible à cause des pertes lors des manipulations.
Points de vigilance
Attention à ne pas oublier le coefficient "2" pour le chlore dans le calcul de la masse molaire de \( \text{ZnCl}_2 \). Une autre erreur serait d'utiliser la masse molaire de Cl (\(35,5\)) au lieu de Cl₂ (\(71,0\)) si le produit était du dichlore gazeux, ce qui n'est pas le cas ici.
Points à retenir
Le cheminement est toujours le même pour trouver la masse d'un produit :
1. Trouver \( x_{\text{max}} \).
2. En déduire \( n_{\text{produit}} = \text{coeff.} \times x_{\text{max}} \).
3. Calculer la masse molaire du produit \( M_{\text{produit}} \).
4. Calculer \( m_{\text{produit}} = n_{\text{produit}} \times M_{\text{produit}} \).
Le saviez-vous ?
Le chlorure de zinc (\(\text{ZnCl}_2\)) est un sel très hygroscopique, c'est-à-dire qu'il absorbe fortement l'humidité de l'air. Il est utilisé comme déshydratant, comme conservateur pour le bois (il est toxique pour les champignons et insectes) et même dans certains bains de bouche !
FAQ
Résultat Final
A vous de jouer
Quelle masse de ZnCl₂ (\(M=136,4 \text{ g/mol}\)) serait formée si \(x_{\text{max}}\) valait 0,1 mol ?
Question 5 : Volume de dihydrogène dégagé
Principe
Le raisonnement est identique à celui de la question 4 : la quantité de dihydrogène gazeux (\(\text{H}_2\)) formée est déterminée par \(x_{\text{max}}\). La différence est que pour un gaz, on ne calcule généralement pas sa masse mais son volume. Pour cela, on utilise une propriété spéciale des gaz : le volume molaire.
Mini-Cours
Le volume molaire (\(V_m\)) est le volume occupé par une mole de n'importe quel gaz dans des conditions de température et de pression données. Dans les Conditions Normales de Température et de Pression (CNTP : 0°C et 1 atm), ce volume est de 22,4 L/mol. C'est une constante très pratique qui permet de passer directement de la quantité de matière (moles) au volume (litres) pour un produit gazeux.
Remarque Pédagogique
Souvenez-vous que le volume molaire est une "passerelle" exclusive aux gaz. Ne tentez jamais d'utiliser \(V_m\) pour calculer le "volume" d'un solide ou d'un liquide à partir de ses moles, cela n'a pas de sens. Pour les solides et liquides, on utiliserait la masse volumique.
Normes
L'utilisation du volume molaire est une conséquence directe de la loi d'Avogadro et de la loi des gaz parfaits (\(PV=nRT\)). La valeur de 22,4 L/mol est une valeur standard de référence pour les CNTP, reconnue internationalement.
Formule(s)
Quantité de matière du gaz
Conversion en volume
Hypothèses
On suppose que le dihydrogène se comporte comme un gaz parfait et que l'expérience est réalisée dans les CNTP, ce qui justifie l'utilisation de \(V_m = 22,4 \, \text{L/mol}\).
Donnée(s)
Nous utilisons le volume molaire donné dans l'énoncé et l'avancement maximal (\(x_{\text{max}}\)) trouvé à la question 3.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Avancement maximal | \(x_{\text{max}}\) | 0,020 | mol |
| Volume molaire (CNTP) | \(V_m\) | 22,4 | L/mol |
Astuces
Le calcul est simple : \(0,02 \times 22,4\). Pour le faire de tête, on peut penser à \(2 \times 22,4 = 44,8\), puis on divise par 100, ce qui donne 0,448. Cela permet de vérifier rapidement l'ordre de grandeur de son résultat.
Schéma (Avant les calculs)
Chaîne logique de calcul
Calcul(s)
Calcul du volume de H₂ dégagé
Conversion en millilitres
Schéma (Après les calculs)
On peut visualiser le gaz produit comme remplissant une éprouvette graduée retournée sur une cuve à eau, avec le niveau d'eau descendant jusqu'à la graduation 448 mL.
Volume de gaz recueilli
Réflexions
Ce résultat nous donne une prédiction quantitative de l'effervescence observée. On s'attend à recueillir près d'un demi-litre de gaz. C'est un volume significatif, facilement mesurable en laboratoire, ce qui permet de vérifier expérimentalement la validité de nos calculs stœchiométriques.
Points de vigilance
Ne pas confondre Volume molaire (\(V_m\), en L/mol) et Volume (\(V\), en L). Le volume molaire est une constante de conversion, le volume est le résultat du calcul. Assurez-vous que les unités sont cohérentes : si \(n\) est en mol et \(V_m\) en L/mol, le résultat \(V\) sera en L.
Points à retenir
Le cheminement pour trouver le volume d'un gaz produit :
1. Trouver \( x_{\text{max}} \).
2. En déduire \( n_{\text{gaz}} = \text{coeff.} \times x_{\text{max}} \).
3. Utiliser le volume molaire : \( V_{\text{gaz}} = n_{\text{gaz}} \times V_m \).
Le saviez-vous ?
Le dihydrogène a été identifié comme un élément à part entière par Henry Cavendish en 1766. Il l'appela "air inflammable". C'est Lavoisier qui lui donna plus tard le nom "hydrogène", du grec "hydro" (eau) et "genes" (qui engendre), car sa combustion produit de l'eau. C'est le plus léger de tous les gaz.
FAQ
Résultat Final
A vous de jouer
Quel volume de H₂ (\(V_m = 22,4 \text{ L/mol}\)) serait formé si \(x_{\text{max}}\) valait 0,01 mol ?
Outil Interactif : Simulateur de Réaction
Utilisez les curseurs pour faire varier la masse de zinc et le volume d'acide chlorhydrique. Observez comment le volume de dihydrogène produit change et identifiez le réactif qui limite la réaction pour chaque configuration.
Paramètres d'Entrée
Résultats Clés
Quiz Final : Testez vos connaissances
1. Dans l'équation \( \text{Zn} + 2 \, \text{HCl} \rightarrow \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2 \), que représente le chiffre "2" ?
2. Si on double la masse de zinc, le volume de H₂ produit va...
3. Qu'est-ce qu'un réactif limitant ?
4. Le gaz dihydrogène (H₂) est...
5. L'unité de la quantité de matière est :
- Acide
- Une substance chimique qui, en solution aqueuse, libère des ions hydrogène (H⁺). Il a un goût aigre et un pH inférieur à 7.
- Équation Chimique
- Représentation symbolique d'une réaction chimique, montrant les réactifs, les produits et leurs proportions relatives.
- Mole (mol)
- Unité de mesure de la quantité de matière dans le Système International. Une mole contient environ \(6,022 \times 10^{23}\) entités (atomes, molécules...).
- Réactif Limitant
- Le réactif qui s'épuise en premier dans une réaction chimique et qui, par conséquent, détermine la quantité maximale de produit qui peut être formée.
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