Exercice physique chimie 1ère sur la ‘’mole et la masse’’

[Lachimiecphysique]

Bonjour j'ai un exercice à faire dont voici l'énoncé:

**Traiter des pièces en métal avec l'aide de l'acide chlorhydrique permet de les décaper. Pour illustrer ceci , de la poudre de fer de masse m1=5,58g est introduite dans une solution d'acide chlorhydrique de concentration en quantités d'ions H+, c= 1/mol/litre. Il se forme l'ion Fe 2+ et du dihydrogène gazeux. La masse du système diminue de 0,2g.

Questions :
1) Écrire l'equation de réaction qui modélise cette transformation.
2) Exprimer et calculer la quantité de Fer introduite
3)Exprimer et calculer le volume minimale de la solution d'acide chlorhydrique à utiliser pour consommer tout le fer solide.
4) Déterminer la quantité de matière du gaz formé puis le volume du gaz qui se dégage pendant l'experience (Vm = 24 litre/mol)

Voici mes réponses :
1) Fe + HCI —-> H2 + Fe2+
2) M=Na*me ( pas sûr de la formule)
M= Na*5,58g
M = 3,359...*10*24 g/mol de fer
3)V= n*Vm??? ( Je comprends pas le terme ‘'volume minimale'')
4)??? On parle de quantité de matière et de volume donc V=n*Vm ??

Merci énormément si vous m'aidez !
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[Duke Alchemist]

Bonsoir.

1)
- Ce n'est pas HCI mais HCl alias chlorure d'hydrogène ! Donc ici, on notera l'acide chlorhydrique (H⁺+Cl^-)_aq
- Ce n'est pas équilibré ni en H, ni en charge, ni en Cl... ! pour le voir, il aurait au moins fallu utiliser la notation de l'énoncé c'est-à-dire pas HCl mais H⁺
- Je te laisse équilibrer en complétant les pointillés avec les coefficients stœchiométriques adéquats : ... Fe + ... H⁺ --> ... Fe²⁺ + ... H₂

2)
- Que te demande-t-on ? La quantité de fer qui s'exprime en mol donc "n"
- Qu'as-tu comme renseignements concernant le fer ? La masse "m₁"
- Que connais-tu comme "formule" entre n et m ?
- "Qui" te manque-t-il ? Comment le trouver (dans le livre) ? Un indice : les initiales sont C.P.E.

3)
- Quelle relation y a-t-il entre la quantité de fer et celle d'acide (une fois l'équation équilibrée) dans les proportions stœchiométriques (pour la quantité minimale d'acide) ?
- Quels renseignements as-tu concernant l'acide ? "c" et "n" (d'après le tiret ci-dessus).
- Quelle formule connais-tu en n, c et V ?...

4)
-La formule est bonne
- Peut-être pourrais-tu t'aider d'une tableau d'avancement pour trouver la quantité de H₂ formé ? Même si ce n'est pas obligatoire... mais encore faut-il comprendre ce qu'il se passe au niveau de la réaction...

Cordialement,
Duke.

[moco]

Bonsoir,
Tu utilises 5.58 g de fer. C'est combien de moles, 5.58 g de fer ?
Tu perds 0.2 g de matière. C'est le poids du gaz H2 qui s'est échappé. C'est combien de moles, 0.2 g de H2 ?

[Lachimiecphysique]

Bonsoir, pour les moles je sais pas comment la calculer... Mais que veut dire "aq" ? . Je pense que j'ai raté ceci car j'avais pas de prof en fin d'année... Pour les coefficients stoeckiometriques j'en sais rien , l'énoncé n'aide pas vraiment..

[A voir en vidéo sur Futura]

[gts2]

Bonsoir, pour les moles je sais pas comment la calculer.

Quelle est la signification de la masse molaire ?

Mais que veut dire "aq" ?

aq veut dire aqueux, en solution dans l'eau

Pour les coefficients stoeckiometriques j'en sais rien , l'énoncé n'aide pas vraiment.

Ce n'est pas un problème d'énoncé, c'est un pb d'équilibrage déjà indiqué "Ce n'est pas équilibré ni en H, ni en charge, ni en Cl".
Comme disait Lavoisier " Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme " (même si c'est un peu anachronique pour des coeff. stoech.). Donc les H à gauche doivent se retrouver à droite, idem pour Cl, les charges...
C'est le respect de cette règle qui te donnera les coeff. stoech.

[Lachimiecphysique]

Bonsoir merci , pour la question j'ai trouvé:
Fe +( 2H+) ---------> (Fe 2+) + H2
Est-ce bon ? Pour moi oui car on a 1 Fer , 2 Hydrogène et une charge 2+ de chaque côté

[gts2]

C'est bien cela.

[Lachimiecphysique]

Bonjour je suis bloqué à la 2)... Je pense qu'il faut faire M=m/n mais COMMENT CONNAÎTRE LE NOMBRE DE MOLE ??

[gts2]

Vous êtes sûr qu'il n'y a la masse molaire du fer dans les données ?
Sinon M=55,85 g/mol

[Lachimiecphysique]

Bonjour je sais pas, voici ce que j'avais mis avant pour la 2):
On a d'après l'équation chimique, du côté des réactifs un atome de fer ( la poudre de fer) qui représente 5,58 g donc:
1*5,58g= M = 5,58g/mol

COMMENT AVEZ VOUS TROUVÉ 55,85 g /mol ?

[gts2]

La masse molaire se trouve dans les tables de masse molaire.
On la trouve aussi comme information dans les tableaux périodiques.

Remarque : un atome de fer a une masse "un peu plus petite" que 5,58 g.

[Lachimiecphysique]

Voici ce que j'avais mis pour la 3):
On sait que V et M = n*c
Donc si M = 5,58 g/mol
alors V minimale = n*c= M
V minimale = 1*5,58 litre/mol

[Kemiste]

Pourquoi prends-tu 5,58 g/mol pour la masse molaire du fer alors qu'elle est de 55,8 g/mol comme indiqué précédemment ? Je ne comprends pas tes formule. La masse molaire n'est pas liée à la concentration. Un volume ne peut pas être égal à une masse molaire. Un volume n'a pas pour unité "litre/mol". Il faut avoir un peu de recul sur les formules que tu utilises et les résultats que tu obtiens. Il faut regarder les unités pour savoir si ta formule a un sens. Quand tu fais "M = n*c", tu multiplies des mol par des mol/L et tu obtiens donc des mol²/L. La formule est donc fausse.

Je ne comprends pas non plus tes calculs. A quoi correspond ce "1" dans "1*5,58g= M = 5,58g/mol"

Pour ton exercice (questions 2 et 3):

Dans un premier temps tu dois calculer la quantité de matière de fer. Tu connais la masse molaire (M) et la masse. Tu as d'un côté des g/mol et de l'autre des g. Tu devrais pouvoir retrouver l'opération à effectuer pour trouver des mol.

Dans un second temps tu dois regarder l'équation de la réaction. Tu as déterminer qu'il fallait deux fois plus d'acide que de fer. Il y a un "2" (=nombre stœchiométrique) devant H⁺. Tu peux donc calculer la quantité de matière d'acide qu'il faut.

Dans un troisième temps, pour avoir le volume d'acide il faut utiliser la quantité de matière déterminée précédemment et la concentration. D'un côté tu as des mol et de l'autre des mol/L. Tu devrais pouvoir retrouver l'opération à effectuer pour trouver des L.

[moco]

Bonjour,
Il semble que tu mélanges un peu toutes ces grandeurs : n, c, V, M, etc. ainsi que leurs unités.
De plus tu ne sais pas calculer le nombre de moles présent dans un échantillon. Il faut donc qu'on te l'explique.

J'espère que tu va suivre la série d'évidences numériques que je vais aligner maintenant. Je vais commencer par des mots et des chiffres, en partant du début. On passera ensuite aux paramètres m, n, M, etc.

1 mole H pèse 1 gramme, car la masse atomique de H vaut 1 g/mol
1 mole H₂ pèse 2 g, car la masse molaire de H₂ vaut 2 g/mol
1 mole O pèse 16 g, car la masse atomique de l'oxygène est 16.
1 mole H₂O pèse 18 g, car la masse molaire de H₂O vaut 2+16 = 18 g/mol.
2 mole de H₂O pèsent 36 g, car c'est deux fois le poids s'une mole, et 2·18 = 36 g
0.4 mole de H₂O pèsent 7.2 g, car c'est 0.4 fois le poids d'une mole, ou 0.4 fois la masse molaire de H₂O, soit 0.4·18 = 7.2 g

Ceci reste vrai pour n'importe quelle matière dont la formule est connue.
Par exemple, la molécule CO₂ est faite de 1 atome C et de 2 atomes O.
1 mole de CO2 a une masse qui est la somme de la masse de 1 mole C (12 g) et de 2 moles O (2·16 = 32 g). Donc une mole de CO₂ pèse 12+32 = 44 g
Tu m'as suivi ?

Je vais généraliser. On appelle M la masse molaire d'une molécule quelconque que je vais appeler XYZ. Cette masse se calcule en faisant la somme des masses atomiques de tous les atomes qu'elle contient.
1 mole de cette molécule XYZ pèse donc M g.
2 moles de cette molécule XYZ pèse donc 2 M g.
27 moles de cette molécule XYZ pèse 27·M g.

Je passe aux valeurs littérales.
Un échantillon formé de n moles de cette molécule XYZ pèse n·M g. On appelle m la masse de cet échantillon
Cette dernière phrase est valable pour tout échantillon de n'importe quelle matière pure.
Ceci s'écrit : m = n·M. C'est une formule importante.

On utilise plus souvent cette formule sous forme inverse, à savoir : n = m/M
Rappel : Ici, m est la masse d'un échantillon quelconque, en gramme, n est le nombre de moles contenu dans cet échantillon, et M est la masse molaire de la substance contenue dans l'échantillon, exprimée en g/mol.

Exemple de calcul : Combien y a-t-il de mole dans 18 g d'éthanol dont la formule est C₂H₆O ?
Avant toute chose on calcule la masse molaire de l'éthanol. En grammes, elle vaut : M = 2·12 + 6·1 + 1·16 = 46 g/mol
Ici, la masse de l'échantillon m vaut 18 g.
Donc le nombre de moles d'éthanol qu'il y a dans notre échantillon vaut : n = m/M = 18 g/(46 g/mol) = 0.3913 mol.

Donc, dans un échantillon de 0.558 g de fer, dont la masse atomique vaut 55.8 g/mol, il y a un nombre de moles de :
n = m/M = 0.558/55.8 = 0.1 mol

[Lachimiecphysique]

Bonjour merci pour votre motivation à me faire comprendre ces termes ( J'ai tout lu vous n'avez pas fait ceci pour rien ^^)
Donc si je comprend bien 6,02*10*23 (Na) entités d'hydrogène = 1 g = 1MOLE ?

[moco]

Bonsoir,
Oui. 6.02 · 10²³ est ce qu'on appelle le nombre d'Avogadro, et ce nombre est aussi égal à 602 mille milliards de milliards
Une mole, c'est un groupe de 602 mille milliards de milliards de quelque chose. Mais c'est quand même bien plus rapide (et plus agréable) de parler de moles, que de "groupes de 602 mille milliards de milliards".

[Lachimiecphysique]

Bonjour j'ai essayé pour la 3) mais j'ai presque rien trouvé c'est fou...
Donc (2H+) = 2*1g = 2 g= M = 2g/mol .
On sait que H a pour masse 1 g donc 2H+ = 2g
Donc n = x/2g = y mol et que V= y mol * Vm
MAIS COMMENT TROUVER x, y et Vm ? Déjà est-ce que j'ai fait le bon calcul ?

[moco]

Bonjour,
Tu dois consommer 0.1 mole de fer, et former avec cela un nombre de mole de H2 égal à 0.2 g/(2 g/mol) = 0.1 mole de H₂. C'est une heureuse coincidence que dans ces deux calculs de moles, on arrive au même résultat de 0.1 mole.
Mais l'équation te dit que pour faire réagir chaque mole de fer, il faudra engager 2 moles de HCl (ou 2 moles de H+), donc le double.
Donc, pour détruire 0.1 mole de fer, il faudra aussi engager le double, c'est-à-dire 0.2 mole de HCl. Où va-t-on trouver ces 0.2 moles HCl ?

On va les trouver dans une solution dont la concentration en HCl est connue.
Rappel : La concentration c d'une solution, en mole par litre, se calcule en divisant le nombre de moles n de substance dissoute, par le volume V de solution. Donc : c = n/V
Ici tu connais la concentration c, qui est de 1 mol/L, et le nombre n de moles de HCl : n = 0.2 mole HCl.
Tu en tires V, en appliquant la formule à l'envers : V = n/c = (0.2 mole)/(1 mol/L) = 0.2 L = 200 mL

[Lachimiecphysique]

Ok bon je vous avons que votre réponse est assez flou pour moi mais j'ai un peu compris le fonctionnement...
Voici ce que j'ai mis pour le 4 :
n= 0,2/24 = 1/120 mol de gaz formé
V= 1/120*24 = 1/5 = 0,2 V de gaz dégagé.
Est-ce que j'ai réussi une question par moi même?

[Kemiste]

Bonjour,
Tu dois consommer 0.1 mole de fer, et former avec cela un nombre de mole de H2 égal à 0.2 g/(2 g/mol) = 0.1 mole de H₂. C'est une heureuse coincidence que dans ces deux calculs de moles, on arrive au même résultat de 0.1 mole.
Mais l'équation te dit que pour faire réagir chaque mole de fer, il faudra engager 2 moles de HCl (ou 2 moles de H+), donc le double.
Donc, pour détruire 0.1 mole de fer, il faudra aussi engager le double, c'est-à-dire 0.2 mole de HCl. Où va-t-on trouver ces 0.2 moles HCl ?

On va les trouver dans une solution dont la concentration en HCl est connue.
Rappel : La concentration c d'une solution, en mole par litre, se calcule en divisant le nombre de moles n de substance dissoute, par le volume V de solution. Donc : c = n/V
Ici tu connais la concentration c, qui est de 1 mol/L, et le nombre n de moles de HCl : n = 0.2 mole HCl.
Tu en tires V, en appliquant la formule à l'envers : V = n/c = (0.2 mole)/(1 mol/L) = 0.2 L = 200 mL

Les règles n'ont toujours pas changées... On en donne toujours pas la solution aux exercices... Ce n'est pas faute de le répéter encore et encore et encore...

[Kemiste]

Bonjour j'ai essayé pour la 3) mais j'ai presque rien trouvé c'est fou...
Donc (2H+) = 2*1g = 2 g= M = 2g/mol .
On sait que H a pour masse 1 g donc 2H+ = 2g
Donc n = x/2g = y mol et que V= y mol * Vm
MAIS COMMENT TROUVER x, y et Vm ? Déjà est-ce que j'ai fait le bon calcul ?

Que fais-tu comme calculs ? Pourquoi dis-tu qu'une masse est égale à une masse molaire ? Tu confonds nombre stœchiométrique et nombre dans les formules chimiques. Un élément à toujours la même masse molaire, peut importe le nombre stœchiométrique. H à pour masse molaire 1 g/mol peut importe que dans l'équation il y ait 1, 2, 5 ou 1000 devant. Comme je l'ai dit dans un précédent message, il faut avoir du recul dans les formules que tu utilises. Regarde les unités. Tu ne peut pas avoir un même résultat qui a pour unité g et g/mol.