On verse 50,0 mL d'acide chlorhydrique à C = 0,50 mol/L sur 2,0 g de…

Avancement et bilans de matière · Tableaux d'avancement et réactif limitant · niveau 2

Énoncé

On verse $50, 0$ mL d'acide chlorhydrique à $C = 0, 50 mol / L$ sur $2, 0$ g de calcaire $CaCO X_{3}$ ( $M = 100, 0 g / mol$ ) :

$CaCO X_{3} + 2 H X_{3} O X^{+} Ca X^{2 +} + CO X_{2} + 3 H X_{2} O .$

Vérifier que cette équation est ajustée (atomes et charge).
Déterminer le réactif limitant et la composition finale. Reste-t-il du solide ?
Quel volume de dioxyde de carbone se dégage ( $V_{m} = 24, 0 L / mol$ ) ?
Quel volume d'acide aurait dissous tout le calcaire ?

Corrigé

1. Ca : $1 = 1$ ; C : $1 = 1$ ; O : $3 + 2 = 5$ à gauche, $2 + 3 = 5$ à droite ; H : $2 \times 3 = 6$ à gauche, $3 \times 2 = 6$ à droite. Charge : $2 +$ à gauche (deux $H X_{3} O X^{+}$ ), $2 +$ à droite (l'ion $Ca X^{2 +}$ ). ✓

2. $n_{0} (CaCO X_{3}) = \frac{2 , 0}{100 , 0} = 2, 0 \times 1 0^{- 2}$ mol ; $n_{0} (H X_{3} O X^{+}) = 0, 50 \times 50, 0 \times 1 0^{- 3} = 2, 5 \times 1 0^{- 2}$ mol. Quotients : $\frac{2 , 0 \times 1 0 ^{- 2}}{1} = 2, 0 \times 1 0^{- 2}$ et $\frac{2 , 5 \times 1 0 ^{- 2}}{2} = 1, 25 \times 1 0^{- 2}$ . Donc $x_{m a x} = 1, 25 \times 1 0^{- 2}$ mol et l'acide est limitant.

$E ˊ tat initial en cours final x 0 x 1, 25 \cdot 1 0^{- 2} n (CaCO X_{3}) 2, 0 \cdot 1 0^{- 2} 2, 0 \cdot 1 0^{- 2} - x 7, 5 \cdot 1 0^{- 3} n (H X_{3} O X^{+}) 2, 5 \cdot 1 0^{- 2} 2, 5 \cdot 1 0^{- 2} - 2 x 0 n (CO X_{2}) 0 x 1, 25 \cdot 1 0^{- 2}$

Il reste $7, 5 \times 1 0^{- 3}$ mol de calcaire, soit $0, 75$ g : oui, du solide subsiste au fond du bécher — c'est justement le signe visible que l'acide est limitant.

3. $V (CO X_{2}) = 1, 25 \times 1 0^{- 2} \times 24, 0 = 0, 30$ L, soit $300$ mL.

4. Il faudrait $n (H X_{3} O X^{+}) = 2 \times 2, 0 \times 1 0^{- 2} = 4, 0 \times 1 0^{- 2}$ mol, soit $V = \frac{4 , 0 \times 1 0 ^{- 2}}{0 , 50} = 8, 0 \times 1 0^{- 2}$ L $= 80$ mL.

Contrôle : avec $80$ mL le mélange serait stœchiométrique — les deux quotients vaudraient $2, 0 \times 1 0^{- 2}$ — et rien ne resterait, ni solide ni acide.