PREMIERE S

Classe de 1ère S
TP 1 Chimie:
ETUDE D’UNE TRANSFORMATION CHIMIQUE
Action de l'acide chlorhydrique sur le magnésium
Objectifs :
1- Utiliser la loi des gaz parfaits.
2- Dresser le tableau d'avancement d'une réaction.
L'acide chlorhydrique est issu de la dissolution du chlorure d'hydrogène gazeux HCl dans l'eau.
1. MANIPULATION
La réaction entre l'acide chlorhydrique et le magnésium peut s'écrire (en ne faisant pas apparaître les ions
chlorure qui sont spectateurs):
Mg(s) + 2 H+(aq)
Mg2+(aq) + H2(g)
1- Couper un morceau de magnésium d'environ 5 cm de long et le peser.
2- Boucher l’erlenmeyer et lire la hauteur d’eau Hi dans le calorimètre.
3- Versez un volume VA = 15mL d'acide chlorhydrique de concentration
CA = 1,00 mol/L dans l'erlenmeyer.
4- Placer le magnésium dans l'erlenmeyer, refermer instantanément le
bouchon et agiter l’ensemble jusqu’à disparition totale du magnésium.
5- Lorsque la réaction est terminée, relever la hauteur d’eau H f dans le
calcimètre.
6- Relever la valeur de la pression atmosphérique et de la température.
2. EXPLOITATION
123456789-
En utilisant la loi des gaz parfaits, déterminez le volume molaire dans les conditions de l'expérience.
Déterminez le volume de gaz V(H2)exp dégagé par la réaction.
Déterminez la quantité initiale de magnésium.
Déterminez la quantité initiale d'ions hydrogène. Vous utiliserez la réaction de dissolution de HCl dans l'eau.
Dressez le tableau d'avancement du système sans faire apparaître l'eau.
Quel est le réactif en défaut (limitant)? Justifiez.
Quel est le réactif en excès? Sa quantité de matière à l'état final ?
Quel volume de dihydrogène V(H2)th doit-on théoriquement obtenir ?
Comparez V(H2)th et V(H2)exp (calculer l'écart relatif).
Données :
- 24 mètre de ruban de magnésium ont une masse de 25 g
- Constante des gaz parfaits R = 8,31 Pa.m3.mol-1.K-1
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- M (Mg) = 24,31 g/mol
- Rayon de la colonne r = 1,7 cm
Travaux pratiques
TRANSFORMATION CHIMIQUE
MATERIEL ET PRODUITS
MATERIEL
PRODUITS
Pour huit groupes :






Erlenmeyer de 250mL + bouchon à un trou +
tube à dégagement.
Montage calcimètre.
Bécher de 100mL.
Ciseaux.
Baromètre à mercure.
Thermomètre.
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

Solution d'acide chlorhydrique de
concentration CA = 1mol.L-1
Ruban de magnésium.
Travaux pratiques
TRANSFORMATION CHIMIQUE
FICHE PROFESSEUR
Manipulation
La hauteur d’eau initiale dans le calcimètre est relevée : Hi = 48 mm.
Lorsque la réaction est terminée, le volume, la hauteur d’eau dans le calcimètre est relevée : Hf = 108 mm.
NB : Il faut que le niveau de l'eau soit le même dans le calcimètre que dans le vase communiquant.
On relève la valeur de la pression atmosphérique: P = 9,84.104
1- Volume molaire dans les conditions de l'expérience
D'après la loi des gaz parfaits, P.V = n.R.T  V  RT
n
P
 VM = Error!  Vm = Error! VM = 24,7.10-3 m-
3
.mol-1, soit 24,7 L.mol-1
2- Volume de dihydrogène dégagé par la réaction
V(H2)exp = (Hf – Hi)..r2 = (108-48).10-3 x 3,14 x 1,7.10-2 = 5,4.10-5 m3, soit 0,54 L
3- Quantité initiale de magnésium .
On a : 24 m
5.10-2 m
m(Mg)i 


25 g
m (Mg)i
5,0.102  25
 5,2.102 g
24
n(Mg)i 
m(Mg)i 5,2.102
= 2,1.10-3mol

M(Mg)
24,31
4- Quantité initiale d'ions hydrogène
La dissolution de HCl dans l'eau s'écrit :
HCl (g)
eau
H+(aq) + Cl-(aq)
1ère façon :
D'après cette équation : n(H+)aq = n(HCl)0 = CA  VA = 1,0  15.10-3 = 15.10-3 mol, soit 15 mmol.
2ième façon :
D'après cette équation : [H+]aq = CA
mmol
Donc : n(H+)i = 15 mmol
de dissolution de HCl)
n(H+)aq = [H+]  VA = CA  VA = 1,0  15.10-3 = 15.10-3 mol, soit 15
(ATTENTION : "initial" pour la réaction étudiée mais pas pour la réaction
5- Tableau d'avancement du système
Avancement maximal :
- Hypothèse 1 : H+ est le réactif limitant
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n(H )initial 15
  7,5 mmol
n(H )f inal  0  n(H )initial  2xMAX  0  x MAX 
2
2


- Hypothèse 2 : le magnésium est le réactif limitant
n(Mg)f inal  0  n(Mg)initial  xMAX  0  xMAX  n(Mg)initial  2,1mmol
On choisit la plus petite valeur de xMAX pour laquelle la quantité de matière de l'un des réactifs devient nulle 
xMAX = 2,1 mmol et le réactif limitant est le magnésium car c'est le réactif dont la quantité de matière s'annule
en premier. Le réactif en excès est H+ (donc l'acide chlorhydrique).
Equation de la
réaction
Etats
du
système
2 H+(aq) + Mg(s)  H2(g) + Mg2+(aq)
Avancement
(en mmol)
n(H+) en mmol
n(Mg) en mmol
n(H2) en mmol
n(Mg2+) en mmol
Initial
0
n(H+)i
n(Mg)i
0
0
Intermédiaire
x
n(H+)i - 2x
n(Mg)i - x
x
x
xMAX
n(H+)i - 2xMAX
n(Mg)i - xMAX
xMAX
xMAX
xMAX = 2,1
10,8
0
2,1
2,1
Final littéral
Final numérique
On peut donc compléter la dernière ligne du tableau :
 n(H)final  n(H)initial  2xMAX  15  2  2,1  10,8 mmol
 n(H2)final  x MAX  2,1 mmol
 n(Mg2)final  xMAX  17,9 mmol
6- Volume de dihydrogène dégagé théoriquement :
V(H2)théo  V(H2)final  n(H2)final  VM  2,1.103  24,7  52,8 10-3 L, soit 52,8 mL
7- Ecart relatif
Error!= Error! Error!= Error! = 2,27.10-2 soit 2,27 %
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