Réaction de l’Acide Chlorhydrique et du Magnésium
Comprendre la Réaction de l’Acide Chlorhydrique et du Magnésium
Lors d’une expérience en classe de chimie, on étudie la réaction entre l’acide chlorhydrique (HCl) et le magnésium (Mg). Cette réaction produit du chlorure de magnésium (MgCl₂) et du dihydrogène (H₂).
On souhaite déterminer la quantité de magnésium nécessaire pour réagir complètement avec une certaine quantité d’acide chlorhydrique.
Données :
- La concentration de l’acide chlorhydrique utilisé est de 1,5 mol/L.
- Le volume de la solution d’acide chlorhydrique est de 100 mL.
- La masse molaire du magnésium est de 24,3 g/mol.
Équation de la réaction :
\[\text{Mg}(s) + 2\text{HCl}(aq) \rightarrow \text{MgCl}_2(aq) + \text{H}_2(g)\]
Questions :
- Calcul de la quantité de matière d’HCl (n_HCl) :
- Déterminez la quantité de matière d’acide chlorhydrique en moles.
- Calcul de la quantité de matière de magnésium (n_Mg) nécessaire :
- En utilisant la stœchiométrie de la réaction, déduisez la quantité de magnésium nécessaire pour réagir avec l’acide chlorhydrique.
- Calcul de la masse de magnésium (m_Mg) :
- Calculez la masse de magnésium en grammes nécessaire pour cette réaction.
- Volume de dihydrogène produit :
- Sachant que le dihydrogène est un gaz qui obéit aux conditions normales de température et de pression (T = 273 K, P = 1 atm) et que 1 mole de gaz occupe 22,4 L, déterminez le volume de dihydrogène produit.
Correction : Réaction de l’Acide Chlorhydrique et du Magnésium
1. Calcul de la quantité de matière d’HCl (\(n_{\text{HCl}}\)) :
La quantité de matière d’acide chlorhydrique est calculée en utilisant la formule :
\[ n_{\text{HCl}} = C_{\text{HCl}} \times V_{\text{HCl}} \]
Substituons les valeurs données :
\[ n_{\text{HCl}} = 1,5 \, \text{mol/L} \times 0,1 \, \text{L} \] \[ n_{\text{HCl}} = 0,15 \, \text{mol} \]
2. Calcul de la quantité de matière de magnésium (\(n_{\text{Mg}}\)) nécessaire :
D’après l’équation de réaction, 1 mole de Mg réagit avec 2 moles de HCl. Donc, la quantité de matière de magnésium nécessaire est :
\[ n_{\text{Mg}} = \frac{n_{\text{HCl}}}{2} \]
Substituons les valeurs trouvées :
\[ n_{\text{Mg}} = \frac{0,15 \, \text{mol}}{2} \] \[ n_{\text{Mg}} = 0,075 \, \text{mol} \]
3. Calcul de la masse de magnésium (\(m_{\text{Mg}}\)) :
La masse de magnésium peut être calculée en utilisant la formule :
\[ m_{\text{Mg}} = n_{\text{Mg}} \times M_{\text{Mg}} \]
Substituons les valeurs trouvées :
\[ m_{\text{Mg}} = 0,075 \, \text{mol} \times 24,3 \, \text{g/mol} \] \[ m_{\text{Mg}} = 1,8225 \, \text{g} \]
4. Volume de dihydrogène produit :
Sachant que 1 mole de gaz occupe 22,4 L dans des conditions normales de température et de pression (T = 273 K, P = 1 atm), nous pouvons utiliser la relation suivante :
\[ V_{\text{H}_2} = n_{\text{H}_2} \times 22,4 \, \text{L/mol} \]
D’après l’équation de réaction, 1 mole de Mg produit 1 mole de H₂. Donc, la quantité de matière de H₂ produite est égale à celle de Mg utilisée :
\[ V_{\text{H}_2} = 0,075 \, \text{mol} \times 22,4 \, \text{L/mol} \] \[ V_{\text{H}_2} = 1,68 \, \text{L} \]
Conclusion :
Pour réagir complètement avec 100 mL d’une solution d’acide chlorhydrique de concentration 1,5 mol/L, il faut utiliser 1,8225 g de magnésium.
Cette réaction produira 1,68 L de dihydrogène.
En résumé :
- Quantité de matière d’HCl (n_HCl) : 0,15 mol
- Quantité de matière de magnésium (n_Mg) nécessaire : 0,075 mol
- Masse de magnésium (m_Mg) : 1,8225 g
- Volume de dihydrogène produit (V_H₂) : 1,68 L
Réaction de l’Acide Chlorhydrique et du Magnésium
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