Bonjour.

Je doute fort que vous puissiez découvrir la formule de l'hydrogénocarbonate de sodium avec pour seules données les numéros atomiques des éléments C, H, O et Na, et pour seule connaissance la règle de l'octet.

La formule brute de l'hydrogénocarbonate de sodium est NaHCO₃ ; il s'agit d'un composé ionique formé d'ions sodium Na⁺ et d'ions hydrogénocarbonate HCO₃^-.

Vérifier que la règle de l'octet est satisfaite pour l'ion sodium ne vous posera sans doute pas de problème, mais pour les éléments C, H et O de l'ion hydrogénocarbonate, c'est déjà bien difficile au niveau seconde.

Avez vous donné l'énoncé exact ?

A plus.

Bonjour Picard et merci de me répondre

le sodium est dans un état excité puisque il y a un électron que l'on va dire en "trop"
il va alors 'chercher un électron célibataire pour faire une liaison de covalence

le numéro atomique Z = 11  
les couches K et L sont saturées il va manquer  7 électrons sur la couche M pour que le sodium devienne stable
est-ce exact??

Ok merci Picard
l'énoncé le voici
L'hydrogénocarbonate de sodium est un solide blanc de formule NaHCO3
sous l'action de la chaleur le réactif se décompose - du fait de la conservation des éléments  chimiques les produits qu'il peut donner sont
-soit de l'oxyde de sodium (solide de formule Na2O), de l'eau, du carbone et du dioxygène
-soit du carbonate de sodium (solide de formule Na2CO3), de l'eau et du dioxyde de carbone
-soit de l'hydroxyde de sodium (solide de formule NaOH) et du dioxyde de carbone
-soit de l'oxyde de sodium (solide de formule Na2O), de l'eau et du dioxyde de carbone.


en fait une seule  de ces transformations chimiques se produit et le but du TP est de déterminer laquelle
1. écrire et équilibrer chacune de chacune des  quatre transformations proposées
2. réalisation de la transformation chimique
Verser une demi-spatule d'hydrogénocarbonate de sodium dans un tube à essais puis chauffer
conclure
Proposer un protocole expérimental simple permettant d'éliminer une nouvelle transformation chimique
Réaliser l'expérience avec une spatule d'hydrogénocarbonate de sodium


voici mes réponses
                       première équation
on a un seul réactif l'hydrogénocarbonate de sodium
et trois produits le carbone l'eau et le dioxygéne
                                               NaHCO3(s)--------------> Na2 O(s)  +  H2O (g) + C (s) + O2
nombre de sodium     1                                                  2
nombre de H                        1                                                                      2
nombre d'oxygène                 3                                                 1                         1             2 =    4
il faut que je multiplie  Na H CO3 par 2
                                                  2 Na H CO3 (s) ---------->  Na2O (s) +     H2O (g)  +2 C(s) + 2 O
équation deux
on a toujours le meme réactif
et deux produits le carbonate de sodium (formule Na2 CO3)de l'eau  et du dioxyde de carbone
                                               Na HCO 3(s)-------->   Na2 Co3 (s)   + H2O(g)  + Co2(g)
nombre de sodium      1                                                    2
nombre de H                         1                                                                            2
nombre de carbone               1                                             1                                          1
nombre d'oxygène                   3                                                   3                   1                  2 =  6
il faut que je multiplie Na H CO 3 par 2
                                                    2 Na H CO 3 (s)     ---------->  Na2 CO3 (s) + H2O (g) + CO2 (g)
troisième équation
           on a deux produit la soude et le dioxyde de carbone
                           NaH CO3 (s) ----------------->  NaOH +  CO2
nombre de sodium   un de chaque coté
nombre d'hydrogène un élément de chaque coté
pour le carbone et l'oxygène il y a le meme nombre du coté des réactifs et des produits
l'équation est équilibrée
                          
question deux
on chauffe le tube à essais (on le place sous le bec bunzen avec la pince à bois en haut du tube)
on met en evidence la présence d'eau
donc on peut éliminer une solution ou il n'y a pas d'eau dans les produits de la réaction
par contre pour la question suivante on demande de réaliser l'expérience avec une spatule entière donc la quantité de matière est plus importante
mais on a toujours les meme produits  ??

j'espère que je ne suis pas trop long et que je n'abuse pas de votre patience

Désolé de vous répondre si tardivement.

L'exercice dont vous venez de donner l'énoncé, n'a absolument rien à voir avec votre première demande...

1° remarque, votre énoncé évoque 4 possibilités de réaction, mais vous ne donnez que 3 équations ; il manque la 4^ième :
2 NaHCO₃(s)          Na₂O(s) + H₂O(g) + 2 CO₂(g)

2° remarque, vous avez mal équilibré l'équation correspondant à la réaction 1...

Citation :
2 NaHCO₃(s)          Na₂O(s) + H₂O(g) + 2 C(s) + 2 O(g)

Réponse
à votre 4° remarque  'quelle information vous a permis d'en éliminer une première ?
on nous demande de réaliser la transformation chimique
c'est à dire la décomposition de l'hydrogénocarbonate de sodium sous l'effet de la chaleur

je procède de cette façon (en rappelant le processus)
-remplir le tube à essais au 1/3  au maximum, pince en bois en haut du tube à essais, tube à essai orienté vers le mur ,chauffage  de la surface affleurante-----> mouvement du tube à essais dans la flamme
on observe un dégagement d'eau
la proposition 3
rappelle que l'on obtient du dioxyde de carbone et de l'hydroxyde de sodium
Na H CO3 (s) ------------->    Na OH     (s)      +   C02  (g)
c'est la seule équation qui  ne fait pas intervenir la présence d'eau dans les produits de la réaction
donc je peux éliminer au moins cette réaction chimique

suite de la remarque 4°
je vous cite ''L' eau formée est sous forme de gaz (H2O(g)), càd de vapeur d'eau, comment procédez vous pour la mise en évidence ?
on doit montrer la présence de CO2 dans les produits
si le test à l'eau de chaux  est positif , on peut conclure qu'il y a un dégagement de CO2
et je peux donc éliminer les transformations chimiques ou il n'a pas de dégagement de CO 2         (ici pour notre TP ça sera l'équation 1    2 Na H CO3 (s) ------->  Na 2O + H20  + 2 C  +  02

je vous propose de continuer ce Tp (si cela ne vous dérange pas trop évidemment)
après la réalisation de la transformation chimique
on devait procéder à l'Etude quantitative
question 5
la transformation chimique est réalisée à partir de 2.0 g de réactif
en déduire la quantité de réactif utilisée

question 6 décrire l'évolution probable du contenu du tube à essai si on chauffe suffisamment longtemps et indiquer comment vérifier que la transformation chimique est bien finie

question 7 dresser un tableau d'avancement pour chacune des deux transformations chimiques restantes  et déduire la masse de matière restant dans le tube à essai en fin de réaction
je fais le tableau d'avancement pour une seule des deux transformations chimiques (ça risque d'être long)
pour 2.0 g de réactif
je calcule la masse molaire de réactif
mM (Na H CO3) = mM (Na) + mM( H) + mM( C) + mM O  * 3
                                      = 23  +  1  +  12  +  (3*16) = 84 g/mol

si pour 1 mole de NaH CO 3 il faut 84 g de réactif
et bien pour 2 g de réactif j'ai forcément moins d'une mole
je divise 84 par 2 j'obtiens 42  et je divise 1 mole par 42 ---> 0,024mole
2,0 g de réactif représente 0,024 mole  ( 2,4 * 10 -2  en notation scientifique)

pour 2 mole de réactif il se produit t un demi fois moins de produit
donc je peux diviser 0,024 par 2 pour les quantités de réactifs

à l'etat initial j'ai 0 dans les produits puisque la transformation chimique
puis la quantité restante = quantité initial - quantité consommée
       0,024 -  2 * X =  





avancement   pour l'équation 2 NaH CO3 (s)---->  Na2 O (s) +  H2O(g) +     2 CO2(g)

état                 avancement                         2 Na H CO3                                 Na 0                            


initial              x= 0                                           n Na H CO3 initial                 n Na20 initial
                                                                                   0,024 mole                                       0

Concernant la 4° remarque que je vous avez faite dans mon précédent message, vos explications me semblent toujours insuffisantes.
L'eau formée est sous forme gazeuse (càd de vapeur d'eau), dans ces conditions indétectable à l'oeil, il est nécessaire de la condenser sur une paroi froide afin de l'observer sous forme LIQUIDE.

D'accord pour le test à l'eau de chaux pour caractériser CO₂.

A ce stade, vous restez donc avec deux possibilités de réactions de décomposition :

2 NaHCO₃ Na₂CO₃ + H₂O + CO₂     (réaction 2)

ou bien

2 NaHCO₃ Na₂O + H₂O + 2 CO₂     (réaction 4)


D'accord pour votre calcul de la quantité de matière correspondant à 2.0 g d'hydrogénocarbonate de sodium, on a bien n(NaHCO₃)_initial 2.4 10^-2 mol


Pour la suite, je ne pense pas qu'il soit utile ici de faire un tableau d'avancement, une simple réflexion devrait suffire...

L'équation de la réaction 2 montre que 2 mol  NaHCO₃ conduisent à 1 mol de Na₂CO₃

L'équation de la réaction 4 montre que 2 mol  NaHCO₃ conduisent à 1 mol de Na₂O

Il n'est pas très compliqué de conclure que 2.4 10^-2 mol de NaHCO₃ conduira...
     -soit à 2.4 10^-2 / 2 = 1.2 10^-2 mol de  Na₂CO₃ si la décomposition se fait selon la réaction 2

      -soit à 2.4 10^-2 / 2 = 1.2 10^-2 mol de  Na₂O si la décomposition se fait selon la réaction 4


Calculez les masses correspondantes (m( Na₂CO₃) si réact 2 ou m( Na₂O si réac 4) et comparez la masse du résidu solide expérimentalement obtenu dans le tube qui a été chauffé.

La comparaison précédente devrait vous permettre de savoir qui de la réaction 2 ou de la réaction 4 a effectivement lieu.

OK ?

Ok  
si je devais faire un tableau d'avancement pour l'équation
          2 NaHCO3 (s) ------------> Na 2 CO3 (s)  + H2O  +  C02
est ce que ça ressemblerait à ceci

état                   avancement                                                            quantités de matières

                                                                             Na H CO3                              Na 2 CO3           H2O       CO2
initial                  x = 0                       n (initial) = 0,024 mol                             0                             0            0

au cours
de l'avancement                        n(restant) = 0,024 - 2 * n(consommé)    


je n'ai pas assez de place pour le produit   Na 2 CO3 je continue ici

                                   x = 0  à l'état initial puisque la réaction n'a pas consommée

puis                      n(restant) =


je comprends qu'à la fin de la réaction
quand j'aurais consommé toute la quantité de matière de NaH CO3 soit 0,024 mol
j'aurais dans mon état final la moitié de NaH CO3 soit 0,012 mol
par contre pour l'état intermédiaire je n'arrive pas à établir l'équation


j'espère que je ne vous dérange pas
je vous souhaite un bon dimanche après-midi

yann

Dans un cas simple comme celui ci, le tableau d'avancement me semble une perte de temps, mais si vous y tenez, le voici.

	2 NaHCO3		Na2CO3	+	H2O	+	CO2
x = 0	0.24 mol		0		0		0
0 < x <xmax	0.24 - 2 x		x		x		x
xmax	0.24 - 2 xmax = 0		xmax		xmax		xmax

Je m'aperçois que j'ai fait une erreur en entrant les données numériques dans mon dernier post, il s'agit de 0,024 mol (et non 0,24) et de 0,012 mol (et non de 0,12).

Désolé !

Oui c'est ce que j'ai cru comprendre en lisant le tableau d'avancement que vous m'avez si gentiment complété
la quantité de matière est bien 0,024 moles pour 10 g de réactif
masse molaire de l'hydrogènocarbonate de sodium
mM (Na) + mM( H)+mM(C)+(mM(O)*3) = 23+1 +12+16*3 = 84g/mol
quantité de matière pour 2.0 g de réactif
83:2 = 42   ------------>  1:42 = 0,024 moles   (2,4 *10-2 en notation scientifique)

calcul de la masse de carbonate de sodium Na 2 CO3 si réaction 2
l'équation de la réaction 2 montre que 2 moles de Na2 HCO 3 conduisent à une mole de
Na 2 CO3
il se produit deux fois moins de carbonate de calcium que d'hydrogènocarbonate de sodium
masse molaire de Na2 CO3 = (mM (Na) *2) + mM (C) + (mM(O) *3)
                                                                   (23*2) +11 + (16 * 3) = 105 g/mol
une mole correspond à 105g
donc pour 0,012 moles
105 : 84  = 1,25 g de Na 2 CO3
masse molaire de CO2 = 44 g/mol
44 : 84 =0,42 g de CO2
masse molaire de H2 O = 18 g/mol
18 : 84  =0,21 g d'H2O

calcul de la masse d'oxyde de sodium si réaction 4
l'équation 4 montre que 2 moles de Na H CO3 conduisent à l'obtention de 1 mole de
Na 2 O  (oxyde de sodium)
il se produit aussi deux fois moins de produit que de réactif
masse molaire de Na2O = (mM(Na) *2) + mM(O)
                                                       = 23 *2 + 16 = 62 g /mol
une mole correspond à 62 g
pour 0,012 moles
62 : 84 = 0,73 g d'oxyde de sodium