Le magnésium!

[invite0aeb10a6]

Bonjour à tous, je bloque seulement sur un petit truc; le voici:

Pour obtenir une lumière flash, les premiers photographes faisaient brûler un morceau de magnésium dans l'air. L'équation chimique de cette combustion est: 2 Mg + O2 ---> 2 MgO
On réalise la combustion complète d'un morceau de 2,0g de Mg.

1) Calculer la quantité de matière de magnésium brûlée.
2) Déterminer l'avancement maximal et en déduire les quantités de matière de dioxygène consommée et d'oxyde de magnésium produite.

1) J'ai trouvé n(Mg)=8,2.10^-2 mol
2) Pour celui-ci il me manque la quantité de matière du O2 afin de faire un tableau d'avancement. Je sais pas comment la trouvé? Je sais que lorsque 2 moles de Fe disparaissent, une mole de O2 disparait aussi et 2 moles de MgO apparaissent.
Pour le Mg, j'ai Xmax=41.15mmol.

Merci d'avance.
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[invitee020bdf4]

C'est simple, si t'as aucune donnée tu considères le cas le plus général: l'air! L'O2 vient de l'air, tu as donc directement la réponse de "qui est limitant"

[invite0aeb10a6]

C'est simple, si t'as aucune donnée tu considères le cas le plus général: l'air! L'O2 vient de l'air, tu as donc directement la réponse de "qui est limitant"

Je sais très bien que le magnésium est le réactif limitant mais je dois répondre à la question 2) avec les quantités de matières. Si je n'ai pas celle de l'O2 je ne peux pas faire mon tableau d'avancement.

[invitee020bdf4]

en solution aqueuse, tu fais comment avec l'eau ? ici c'est pareil avec le dioxygène. L'idée c'est que la quantité de matière est illimitée, donc la variation est largement négligeable

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite0aeb10a6]

en solution aqueuse, tu fais comment avec l'eau ? ici c'est pareil avec le dioxygène. L'idée c'est que la quantité de matière est illimitée, donc la variation est largement négligeable

Mais après cela s'ajoute deux autres questions:

3) Calculer la masse d'oxyde de magnésium produite.
4) Calculer le volume de 02 consommé.

Données: -volume molaire des gazs dans les conditions de l'espérience: Vm=24,0L/mol
-masses molaire (en g/mol): Mg= 24,3 et O=16,0

Et donc là j'ai besoin de n(O2)! Non?

[invitee020bdf4]

Apparamment tu n'as pas tout à fait compris comment fonctionne un tableau d'avancement.
Tu écris 3 lignes. Sur la 1ere, l'equation de la réaction. Sur la 2e, l'état initial. Ici, c'est n(Mg) pour le magnésium, excès pour l'O2 et 0 pour le MgO. Sur la 3e ligne, l'état final. Ici, c'est n(Mg) - x_eq pour le magnésium, excès toujours pour O2 et x_eq pour MgO.

Ton equation de réaction (celle que tu as notée ici en tout cas) est fausse! Attention à la conservation de la matière.. toi, tu mets 1 atome de magnésium et 2 atomes d'oxygène, tu en ressors 2 atomes de magnésium et 2 d'oxygène. Alors soit tu rajoutes encore un 2 devant Mg, soit tu enlèves le 2 devant MgO mais tu mets 1/2 devant O2.

Cela change les résultats du tableau, de 1. De 2, pour 1 mole de Mg, tu consommes 1/2 mole d'O2. Donc même si t'es toujours en excès, t'en as quand même consommé, et tu peux le calculer puisque tu as un réactif limitant.

[invite0aeb10a6]

Qu'est ce que Xeq?
L'équation chimique de la combustion est bien: 2Mg+O2 -> 2MgO.

Après je ne comprends plus grand chose.

[invitee020bdf4]

Ah oui en effet, dans l'aperçu que j'avais le 2 était parti à la ligne précédente et je l'ai zappé, sorry!

x_eq c'est la valeur de la variation globale soit de quantité de matière soit de concentration, selon ce que tu préfères utiliser. Ici par exemple, tu travailles sur des quantités de matière, donc en fait, comme Mg est ton réactif limitant, si tu écris qu'à l'état final n(Mg)-2x_eq=0 (la totalité de Mg a été consommée, donc il n'en reste plus rien, et le 2 vient du nombre stoechiométrique, A ADAPTER pour chaque espère! par exemple pour O2, le nombre stoéchiométrique étant de 1, tu écrirais x_eq simplement, sans 2), tu obtiens facilement x_eq=n(Mg)/2. Et en fait tu peux dire "2x_eq moles de Mg ont été consommées, pour x_eq moles de O2 et j'ai 2x_eq moles de MgO formées". Et tu remplaces par la valeur que t'as trouvée

Reproduis ton tableau d'avancement en même temps que tu relis ce paragraphe, tu comprendras mieux

[invitee020bdf4]

J'oubliais de préciser. Si tu as vu ce qu'est un tableau d'avancement, tu dois avoir une description détaillée et une méthode d'utilisation dans ton cours, donc x_eq ne devrait pas t'être inconnu.

[invite0aeb10a6]

Xmax(Mg)=41,15 mmol, c'est bien ça?

[invite3dc25a21]

en fait c'est possible qu'il est pas vu xeq parce qu'en fait xeq c'est à l'équilibre et dans ce cas il est possible qu'aucun réactif ne soit totalement consommé.
S il n'a pa vu c'est beaucoup plus simple. il considere que la reaction est totale, que le Mg est le réactif limitant donc il resout l'équation :
n(Mg) - 2xmax = 0 donc xmax = n(Mg)/2

et a aussi n (MgO2) formé = 2 xmax

[invitee020bdf4]

exact! juste un conseil, pour la question 1 tu as répondu en utilisant la notation scientifique à savoir 8,2 .10^-2 et là, la réponse que tu donnes utilise les sous unités. Par soucis de clarté pour toi même, essaie de toujours garder la même notation, histoire de pas confondre un truc et un autre. Deuxieme chose, tu avais 2 chiffres significatifs pour le calcul de n(Mg) (correct), pourquoi est-ce que tu t'autorises 4 chiffres significatifs pour l'avancement maximal? Attention, on n'y pense pas toujours, mais la réponse est souvent refusée si elle ne vérifie pas le bon nombre de chiffres significatifs.


Ps: tu notes x_max ce que moi je note x_eq, ça revient au même, donc si tu le vois une fois l'un une fois l'autre, ne t'en étonnes pas "eq" signifie equilibre, et on considère que quand il y a un réactif limitant, l'état final est celui d'equilibre. bref, c'était juste pour la précision

[invite0aeb10a6]

Bon ensuite je dois déterminer Xmax(O2) mais je n'ai aucune donnée pour O2. Je sais juste qu'il est en excès. Que faire de plus?

[invitee020bdf4]

en fait c'est possible qu'il est pas vu xeq parce qu'en fait xeq c'est à l'équilibre et dans ce cas il est possible qu'aucun réactif ne soit totalement consommé.

Dans ces situations là, on parle de réactif limitant quand la réaction est totale. Aussi, ça m'étonnerait fort qu'il traite des réactions qui ne soient pas totales si il commence à peine à calculer des quantités de matières et des avancements. C'est même précisé, "combustion complete"

il resout l'équation :
n(Mg) - 2xmax = 0 donc xmax = n(Mg)/2

et a aussi n (MgO2) formé = 2 xmax

ce que j'ai fait dans mon explication, c'est juste une histoire de notation. Plus: MgO pas MgO2 (tu vas l'embrouiller, rohhhh ^^)

[invite3dc25a21]

n(O2)consommé = xmax = 41, 15 mmol/l

[invitee020bdf4]

Bon ensuite je dois déterminer Xmax(O2) mais je n'ai aucune donnée pour O2. Je sais juste qu'il est en excès. Que faire de plus?

Xmax(O2) correspond à la quantité maximale consommée d'O2. l'excès importe peu, ce qui est essentiel c'est que Xmax est un seul et même nombre pour toutes les espèces dans ton équation de réaction. Ce qui change, c'est le facteur que tu mets devant, et qui correspond en fait au coefficient stoechiométrique:

.......................2Mg.... .+.....O2 = 2MgO
Etat initial:..........n........... ..exces......0
Etat final:.......n-2Xmax.....exces......2Xmax

Pour O2 tu pourrais écrire "excès - Xmax" et avec un coefficient 1 devant Xmax vu que tu as un coefficient 1 devant O2. Du coup, vu que tu as calculé Xmax = n(Mg)/2 avant, ben c'est toujours le même: si tu veux réellement conserver la notation Xmax(O2), tu peux écrire Xmax(O2) = n(Mg)/2

[invite0aeb10a6]

Donc si je comprend bien il y autant de magnésium consommé que de dioxygène c'est à dire 41,15 mmol?

[invitee020bdf4]

non non, tu manques de logique là. et c'est là que commence le travail du scientifique: vérifier que ses affirmations soient vraies. tu dis qu'on consomme 41.15 mmol (tu n'as toujours pas corrigé les chiffres significatifs) de Mg et autant de O2. sauf que tu as dit avant qu'on faisait bruler 82 mmol de Mg. Et tu te rends donc compte que tu n'as pas pris en compte les coefficients stoechiométriques! tu fais bruler 2 fois plus de Mg que de O2 (à cause du 2 devant le Mg et le 1 devant le O2), donc tu as calculé Xmax = 41.15 mmol, mais dans ton tableau d'avancement tu as bien écrit pour Mg "n(Mg) - 2Xmax =0", tu vois bien là que c'est 2 fois Xmax, donc 82 mmol.

=> n(Mg consommé) = 82 mmol ; n(O2 consommé) = 41.15 mmol (ce n'est pas ce que tu noteras, vu que tu dois encore vérifier les chiffres significatifs)

[invite3dc25a21]

ben non y'en a pas autant

...................2Mg........ ........................+....0 2..........=...... 2Mg0
etat initial n(Mg) excès 0
etat final n(Mg)-2xmax=0 excès-xmax 2xmax

tu as trouvé :

n(Mg)= 8.2x10^-2 mol

xmax= 41,45 mmol

SOIT n(O2)consommé = 41,45 mmol

n(Mg) comsommé= 8.2x10^-2 mol

[invite0aeb10a6]

Dans le tableau je mets quoi pour O2:

Etat initial= Xexcès
Etat au cours de la transformation= Xexcès-X
Etat final= Xexcès-Xmax

?

[invitee020bdf4]

Tu peux faire ça oui, mais en général on laisse simplement excès puisqu'au niveau de la quantité de matière restante, il n'y a pas de différence. mais c'est pas faut si tu écris ça comme ça, je pense même que ça t'aidera à y voir plus clair. Juste, ne mets pas de "X" devant l'excès. (c'est comme pour n(Mg) dans la colonne de Mg, tu ne mets pas de X devant. le "X" c'est justement l'avancement lui même, c'est à dire la variation de quantité de matiere.)

[invite0aeb10a6]

Donc pour la quantité de matière de dioxygène consommée n(O2)=41 mmol et pour n(MgO)=41mmol? C'est bien cela?

[invitee020bdf4]

pour MgO, ce n'est pas une quantité de matière "consommée" mais plutot "créée". De plus, tu n'as pas pris en compte le coefficient stoechiométrique. dans le tableau d'avancement, dans la colonne de "2 MgO" tu as pour l'état d'avancement maximal: "2.Xmax"

[invite0aeb10a6]

EXACT! n(MgO) produite= 82 mmol.

[invite3dc25a21]

lorsque tu écrit une équation chimique il est très important de regarder les nombres qui se trouvent devant les elements ( les nombres stoechiométriques) et vont être in dispensable dans tes calculs)

regarde l'équation : 2Mg.........+ .....1O2...........=.....2MgO

tu as 2 MgO de formé cela signifie qu'il a n(MgO2)formé= 2xmax

(d'après ton tableau d'avancement)

Si tu as 1 O2 de consommé cela signifie que tu as n(O2)consommé=xmax


tu as 2 Mg de consommé cela signifie que tu as n(Mg)consommé=2xmax

[invitee020bdf4]

voilà! un conseil, essaie de refaire un ou deux exercices de ce genre histoire de t'habituer à manipuler le tableau d'avancement aisément. tu peux par exemple considérer la réaction CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O avec
M(CH4) = 16 g/mol
M(O2) = 32 g/mol
M(CO2) = 44 g/mol
M(H2O) = 18 g/mol
n(CH4)initial = 0.7 mol
n(O2)initial = 1.2 mol (on considère cette fois-ci que la réaction se fait dans un récipient fermé)

Ceci peut être un bon exemple à cause: des nombres stoéchiométriques, et des éventuels pièges

[invite0aeb10a6]

Merci pour l'exo mais je le ferais plus tard j'ai une masse énorme de travail.

je passe au 3)
M(MgO)=40,3 d'ou m(MgO)=3.30g

4) V=Vmxn d'où V=0,041x24,0=0,984L

C'est bon?

[invitee020bdf4]

pour la 3 c'est bon. pour la 4 j'ai un doute. si on te donne le volume molaire dans l'exo, c'est bon. sinon, est-ce que tu as vu l'equation des gaz parfaits PV=nRT ?

parce que le volume molaire de l'air prend en compte tout ce qu'il y a dans l'air, à savoir l'azote également. or comme tu n'as que 20% d'oxygène dans l'air, et que ce n'est que l'oxygène qui est utilisé, je ne suis pas sûr que ça soit valable. faut juste voir en fonction de ce qu'on te donne pour savoir ce qu'on attend que tu utilises.