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Exercice réaction d'oxydoréduction.

Posté par
Tictac
05-09-12 à 07:28

Bonjour à tous
Je n'ai pas bien compris un exercice, j'aurais besoin de votre aide s'il vous plait
Voici l'exercice :
On introduit 5.0g d'aluminium solide AL(s) dans un erlenmeyer contenant de l'acide chlorhydrique (H3O+ + Cl-) de concentration molaire volumique [H3O+] = 0.10 mol.L-1. On observe une effervescence et la disparition du métal.
1) Ecrire l'équation bilan de la réaction observée.
2) Etablir un bilan de matière et calculer la quantité de matière d'ions oxonium H3O+ nécessaire afin de réagir complétement avec la quantité d'aluminium introduite.
3)Quel volume d'acide chlorhydrique doit-on introduire dans l'erlenmeyer pour obtenir cette quantité de matière ?

Données : AL3+/ Al; H3O+/H2; M(Al)= 27 g.mol-1

Alors pour la 1) j'ai regardé la correction mais je ne comprend pas : 6H3O^+ + 2Al(s) ---> 3H2(g) + 3H2O + 2Al^3+(aq)
Rien ne me paraît équilibré, dans le côté gauche il y a 18 H et 6 O; dans le côté droit seulement 12 H et 3O... ??

2) Pour cette question,il faut faire un tableau :

            6H3O^+ + 2Al(s) ---> 3H2(g) + 3H2O + 2Al^3+ (aq)
            
Avant Rn   n(H3O^+)  n(Al)        0       excès   0
après Rn   n(H30^+)  n(Al)       3xmax    excès   2xmax
           -6xmax    -2xmax

Je n'ai pas compris pourquoi H2O est en excès ??? :'(  et comment on résout le calcul.
Et encore moins la question 3).


Voilà, j'espère que vous pourriez m'aider

Posté par
Iamat
re : Exercice réaction d'oxydoréduction. 05-09-12 à 10:07

Tu as raison, il ya une erreur dans la correction

6H3O^+ + 2Al(s) ---> 3H2(g) + 6H2O + 2Al^3+ (aq)

2) H20 est en excès car on est en solution aqueuse, il suffit de calculer le nombre de moles de H3O+, Cl- et H20 qu'il y a dans 1 Litre 'acide chlorhydrique (H3O+ + Cl-) de concentration molaire volumique [H3O+] = 0.10 mol.L-1, pour se rendre compte qu'il ya effectivement beaucoup plus d'H2O:

n H30^ = [H3O+] *V = 0,1 mol
n Cl- = [H3O+] *V = 0,1 mol
n H20 = masse/masse molaire = 1000/18=55,6 mol

Pour répondre à la question
-Il faut calculer le nombres de moles d'aluminium (5g = x moles)
-Il faut calculer le nombres de moles d'H3O^ pour réagir avec ces x moles de Al (voir équation bilan)

3) Si tu sais qu'il faut y moles de H3O^ et que l'acide à une concentration [H3O+] = 0.10 mol.L-1, combien de litre d'acide il faut pour avoir ces y moles?

Posté par
molecule10
réponse 05-09-12 à 10:57


Bonjour  Tictac :  La  réaction   2 Al(s)   +   6H3O+/Cl-  =======> 3 H2(g)   +  2 AlCl3(aq)   +   6H2O                               AlCl3  masse  moléculaire = 133,5

5g  d'aluminium  sont  dissous  dans  un  volume  de  solution  HCl 0,1 molaire . Effervescence = hydrogène  dégagé.

1 atome  de  Al  va  s'oxyder  par  la  perte  de  3 électrons  pour  former  Al+++  , donc  6 électrons  pour  2 Al

1 cation  H+  à  besoin  de  1 électron  pour  se  réduire  en  H . Comme  on  dispose  de  6 électrons, 6 cations  H+  feront  l'affaire.

L'équation  chimique  est  donc  équilibrée.

Maintenant  2 Al  nécessitent  6 H3O+/Cl- ;  soit  2X27= 54g de  Al  et  6 moles  de  HCl  ou  60 litres  de  solution  HCl  0,1 molaire

5g  de  Al  correspondent  à  ( 60000 ml X 5 ) : 54 = 5555,5  ml  ou  5,55 litres  de  solution  HCl 0,1 mol.

5g  de  Al  correspondent  à  ( 2 X 133,5 = 267 X 5 ) : 54 = 24,7g  de  AlCl3.


Encore  HCl + H2O =====> H3O+/Cl-

Bonnes  salutations.

Posté par
Tictac
re 06-09-12 à 21:23

Merci ! Mais moi dans ma correction j'ai autre chose que je ne comprend pas trop :
2) On souhaite faire réagir totalementla quantité d'alu initialement introduite donc n(Al) -2xmax= 0
d'où n(Al)/2 = xmax. Finalement n(Al)/2 = n(H30+)/2 et c'est là que je ne comprend pas : n(H30+)= 6/2 * n(Al) = 3*m/M = 3* 5.0/27 =
5.6*10^-1 mol

C'est bizarre parce que lorsque qu'ils écrivent n(H30+) = 6/2 * n(Al) ils divisent 6 par 2 et pas n(Al) alors que c'est un produit en croix alors ils devraient le faire aussi non ?

Pourriez-vous également réexpliquer l'eau en excès ? Je n'ai pas compris s'il vous plait

Posté par
Iamat
re : Exercice réaction d'oxydoréduction. 07-09-12 à 09:24

Pour l'eau en excès, calcule le nombre de moles d'eau qu'il y dans un litre d'eau, sachant que de toute façon la réaction ne consomme pas d'eau, comment pourrait-elle être un élément limitant?

Pour répondre à la 2 il faut regarder les réactifs:
6H3O+ + 2Al(s)

On souhaite faire réagir totalementla quantité d'alu initialement introduite donc n(Al) -2xmax= 0, d'où n(Al)/2 = xmax

De plus d'après l'équation bilan, si n(Al) et n(H3O+) sont introduit en proportion stoechiométrique

n(Al)initial/2 = n(H30+)initial/6 pas n(H30+)/2

Tu as donc bien n(H30+)initial=6*n(Al)initial/2

Posté par
Barbidoux
re : Exercice réaction d'oxydoréduction. 07-09-12 à 17:47

Couples en présence
Al^(3+)/Al, H3O^(+)/H2
Equation électroniques (électrochimiques) correspondantes aux couples
Al^(3+)+3*e^(-)-->Al
H3O^(+)+e--> (1/2)H2+H2O
équation bilan
2*Al+6*H3O^(+) --> 2*Al^(3+)+3*H2+6*H2O
-----------------------
Tableau d'avancement de la réaction
.............2*Al+6*H3O^(+) --> 2*Al^(3+)+3*H2+6*H2O
t=0.........a.........b...........0............0......excès
t.........(a-2*x)..(b-6*x)......(2*x)......(2*x).....excès
où a=m(Al)/M(Al)=5/27=0,185 mol est le nombre de moles initial d'aluminium, b le nombre de moles d'ion H3O^(+) et x l'avancement de la réaction.

La réaction est supposée non inversible (totale) et l'avancement final égal à l'avancement maximal obtenu lors de l'épuisement d'un réactif ou des réactifs s'il sont initialement présents  dans les proportions steochiométriques de la réaction.

L' aluminium aura disparu pour un avancement maximal tel que  a-2*x=0 ==> x=a/2=0,185/2 mol. Le nombre se moles  d'ion H3O^(+) nécessaire vaut b=6*x=3*a/2 dans ces conditions soit 3*0.185= mol=0.555 mol et il faudra un volume de 5,55 L d'une solution d'HCl 0.1 mol/L pour effectuer cette dissolution.

Remarque, l'eau étant le solvant de la solution d'acide chlorhydrique on a n(H2O) >> n(HCl) c'est la raison pour laquelle on met excès sous l'espèce H2O dans le tableau d'avancement



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