But de la manipulation :

Ø      Observer une transformation chimique ;

Ø      Déterminer expérimentalement les proportions stoechiométrique d’une réaction chimique.

Manipulation :

 L’hydrogénocarbonate de sodium NaHCO₃ est solide à température ambiante et se présente sous forme de poudre blanche. Lorsqu’on y ajoute une solution d’acide chlorhydrique (H⁺+ Cl^-), on observe la réaction suivante : NaHCO₃   + H⁺   ® Na⁺ + H₂O + CO₂.

 On souhaite déterminer expérimentalement la quantité minimale de NaHCO₃ à utiliser pour faire réagir tous les ions H⁺ contenus dans 10 mL de la solution acide.

 Ø      Mesurer avec précision, à l’aide d’une éprouvette graduée, un volume V=10,0 mL d’acide chlorhydrique.

Ø      Introduire dans un ballon de baudruche, la masse d’hydrogénocarbonate correspondant à votre groupe. 

Ø      Recouvrir l’extrémité de l’éprouvette graduée avec le ballon (ne pas y faire tomber la poudre).

Ø      Bien maintenir l’extrémité du ballon sur l’éprouvette puis faire tomber la poudre dans l’acide en relevant le ballon à la verticale.

Questions :

Ø      Indiquer la nature du gaz qui se dégage.

Ø      Compléter le tableau ci-dessous (ligne 2 et 3).

Ø      Comparer le volume de votre ballon aux autres groupes (compléter la ligne 4). 

 Ø      Mesurer le pH de la solution contenue dans l’éprouvette puis le pH de quelques gouttes de la solution d’acide chlorhydrique contenue dans le flacon. Conclusion : est-ce en accord avec le tableau précédent ?

Ø      Quel groupe a introduit ces réactifs dans des proportions stoechiométrique (à 0,1g près par défaut) ?

Ø      Compléter le tableau d’avancement ci-dessous relatif à ce groupe 

Ø      En déduire la quantité (en mol) d’ions H⁺ initialement présente dans l’éprouvette.  

Ø      Dresser à nouveau un tableau d’avancement pour le groupe 2.

Ø      En déduire la quantité de dioxyde de carbone dégagée par la réaction. Sachant q‘une mole de ce gaz occuperait un volume V_M=24L.mol^-1, en déduire le volume de CO₂ produit par la réaction

Données : masse molaire en g.mol^-1  M(Na)=23 ; M(H)=1 ; M(C)=12 ; M(O)=16

Résultats obtenus

 La stoechiométrie est obtenue pour le groupe 4 (à 0,1 g près par défaut). 

 M(NaHCO₃)=84g.mol^-1

Groupe 4 : n_NaHCO3=0,9/84=1,07.10^-2 mol 

 NaHCO₃ est limitant donc 1,07.10^-2 -x_max=0 d’où x_max=1,07.10^-2 mol

Pour ce groupe, on est dans des proportions stoechiométrique, on a donc H⁺ qui est aussi limitant :

n_H+-x_max=0 donc n_H+=1,07.10^-2 mol.     ([H⁺]=n_H+/V=1,07.10^-2/10^-2=1,07 mol/L erreur de 7 %)

 Groupe 2 : n_NaHCO3=0,6/84=7,14.10^-3 mol

 Quantité de CO₂ produite : n_CO2=7,14.10^-3mol.

Volume occupé : V=V_M.n_CO2=7,14.10^-3.24=170 mL