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Fer et acide chlorhydrique
On verse sur 16.8g de poudre de fer, un volume V=250mL d'une solution d'acide chlorhydrique de concentration C=2.0mol/L. Il se forme un gaz qui s'enflamme et qui produit une détonation en présence d'une flamme; et des ions dont le précipité avec la soude est vert.
1. Écrire la transformation chimique qui traduit la réaction chimique réalisée. On notera H3O+ l'ion oxonium responsable de l'acidité.
2. Dresser le tableau d'avancement. On notera x l'avancement.
3. Quel est le réactif limitant? Justifier.
4. Tracer le graphique n=F(x ) de la quantité de matière de chaque réactif en fonction de l'avancement.
Bonjour,
1. Les couples en jeu sont : Fe2+/Fe et H3O+/H2.
Écris les demi-équations correspondantes et déduis-en l'équation de la réaction (il s'agit d'une réaction d'oxydoréduction) sachant que l'on produit du H2 (détonation en présence d'une flamme) et des Fe2+ (précipité avec la soude vert).
2. Une fois l'équation de la réaction écrite, tu ne devrais pas avoir à de mal à établir un tableau d'avancement.
3. Calcule les quantités de matière de Fe et H3O+ présentes initialement. Tu pourras en déduire le réactif limitant.
4. Répond déjà aux premières questions 
Tu n'as pas vu le cours sur les réactions d'oxydoréduction ?
Il faut écrire les demi-équations relative à chaque couple puis en déduire l'équation de la réaction (d'ailleurs, la tienne ne peut pas être juste parce que rien n'est équilibré ! tu as du fer à gauche et pas à droite, idem pour H, O et les charges...).
Demi-équation relative au couple Fe2+/Fe : Fe2+ + 2e- = Fe (ça te dit quelque chose ou il faut que je t'explique ?).
Demi-équation relative au couple H3O+/H2 : 2H3O+ + 2e- = H2 + 2H2O.
Les réactifs sont Fe et H3O+ donc ce sont eux qui réagissent : Fe + 2H3O+ = Fe2+ + H2 + 2H2O.
Ah OUi , je comprends les demi-equations, merci.
Fe + 2H3O+ = Fe2+ + H2 + 2H2O est donc la transformation ?
Dans le tableau d'avancement, je dois donc mettre trois colonnes à droite dans le tableau d'avancement ?
Désolée, je galère bien en chimie =S.
Je suis là pour t'aider ne t'inquiète pas 
C'est effectivement l'équation de la réaction qui se produit quand on met en contact du fer et de l'acide chlorhydrique.
Pour le tableau d'avancement, il faut que tu indiques sur une ligne les quantités de matière des espèces à l'état initial, sur une autre ligne celles pour un avancement de x mol et une dernière ligne pour l'avancement maximal.
Equation de la réaction : Fe + 2H3O+ -> Fe2+ + H2 + 2H2O
Etat Initial : 16,8 ... -> 
Etat Intermediaire : 16,8-x ....-2x -> x x 2x
Etat final : 16,8-xmax ...-2xmax -> xmax xmax 2xmax
J'ai un petit problème pour la deuxième colonne =/
Attention ! Un tableau d'avancement se fait avec les quantités de matière (donc en mol). Et que représente 16,8 ? ...
Rappel : la masse m d'un composé et sa quantité de matière n sont reliés par n=m/M où M est la masse molaire du composé.
Pour la deuxième colonne, il faut calculer la quantité de matière (initiale) d'ions oxonium. D'où viennent-ils ? Ils sont apportés par l'acide chlorhydrique (qui contient des ions oxonium et des ions chlorure).
Rappel : la quantité de matière d'un soluté n dans une solution de concentration c et de volume V est donnée par n=c*V.
Ah d'accord donc :
MFe= 55,8 g.mol-1
m = 16.8 g
Donc nFe= 16,8/55,8 = 0,30 mol
Et pour nH3O+ = 2,0 . 0,250 = 0.5 mol
Oui mais fais attention aux chiffres significatifs.
Tu dois exprimer la quantité de matière initiale de fer avec trois chiffres significatifs.
Idem pour les ions oxonium : tu dois exprimer le résultat avec deux chiffres significatifs cette fois.
Pour la question 3 : à l'état final, au mois l'un des réactifs est entièrement consommé.
Donc soit nFe-xmax=0 soit nH[sub]3O+[/sub]-2xmax=0. Regarde quelles valeurs tu trouves en résolvant ces deux équations ; xmax est alors la plus petite valeur.
Pourquoi dois-je l'exprimer avec 3 chiffres significatifs ? et deux chiffres significatifs ?
Nfe = 0,301 mol donc ?
Et pour la quantité de matière des ions oxonium, j'ai bien deux chiffres significatifs non ? (0.5 mol)
Merci
Tes résultats doivent être exprimés avec le même nombre de chiffres significatifs que la donnée la moins précise.
Pour la quantité de fer : tu utilises 16,8 (trois chiffres significatifs) et 55,8 (trois chiffres significatifs) d'où un résultat à exprimer avec trois chiffres significatifs.
Pour la quantité d'ions oxonium : tu utilises 0,5 (un chiffre significatif) et 250 (trois chiffres significatifs) d'où un résultat à exprimer avec trois chiffres significatifs.
ATTENTION : 0,5 a UN SEUL chiffre significatif (et non pas deux !). En effet, les chiffres significatifs se déterminent à l'aide de l'Écriture SCIENTIFIQUE. L'écriture scientifique de 0,5 est 5.10-1, ce qui fait bien un seul chiffre significatif.
Ah d'accord,
Nfe = 3,01 . 10-1
Mais pour les ions oxonium, le résultat fait 0.5 mol, je dois rajouter des zéros ?
Pour nFe, c'est ça, mais tu peux écrire nFe=0,301 mol (ça évite d'avoir à trainer la puissance de dix).
Pour nH3O+, il faut en effet rajouter un 0 si on veut bien avoir deux chiffres significatifs donc nH3O+=0,50 mol.
nFe/1 = 0,30/1 = 0,30 supérieur à nH3o+/2 = 0,50/2 = 0,25
Et 0,50 . 2.0,25 = 0
Donc H3O+ est le réactif limitant.
Regarde la ligne de ton tableau d'avancement à l'état intermédiaire (donc pour un avancement x quelconque).
Tu as :
* n(Fe)=0,301-x ;
* n(H3O+)=0,50-2x ;
* n(Fe2+)=n(H2)=x ;
* n(H20)=2x.
Tu dois tracer la quantité de matière en fonction de l'avancement x : d'après les expressions précédentes, il s'agit de quatre droites (et tu dois pouvoir tracer ces droites ! tu prends deux points de la droite et tu relis pour avoir la droite et tu fais de même pour les trois autres).
Si on note ça comme en maths (y=ax+b), tu dois tracer les droites d'équations : y=-x+0,301, y=-2x+0,50, y=x et y=2x. Sauf qu'ici x en abscisse représente l'avancement et en ordonnées on n'a pas y mais n qui représente la quantité de matière.
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