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L'analyse de l'air par Lavoisier

Posté par
torquemada
24-12-17 à 14:46

Bonjour,

J'ai besoin de votre aide sur un travail de chimie

Textes de Lavoisier :
« J'ai renfermé dans une cornue 4 onces (122,3 g) de mercure très pur et 50 pouces cubiques (0,80 L) d'air
commun . Les choses ainsi préparées, j'ai allumé un feu dans le fourneau et je l'ai entretenu presque
continuellement pendant 12 jours. Il ne s'est rien passé de remarquable pendant le premier jour. Le second
jour, j'ai commencé à voir nager, à la surface du mercure, de petites parcelles rouges (rouille de mercure) qui,
pendant 4 ou 5 jours ont augmenté en nombre et en volume, après quoi elles ont cessé de grossir et sont
restées absolument dans le même état. Au bout de 12 jours, voyant que la calcination du mercure ne faisait
plus aucun progrès, j'ai éteint le feu et j'ai laissé refroidir l'ensemble. Le volume d'air était avant
l'expérience de 50 pouces cubiques (0,80 L). Lorsque l'opération a été finie, ce volume à pression et
température égales (c'est à dire dans les même conditions de départ) ne s'est plus trouvé que de *******
pouces cubiques .»
Lavoisier pensa que ces parcelles rouges (« rouille de mercure ») résultaient d'une réaction
chimique entre le mercure et un constituant « actif » de l'air. Mais Lavoisier ne s'en tint pas
là, il étudia le gaz restant :
« L'air qui reste dans la cloche après cette expérience est dans l'état de mofette, c'est à dire impropre à la
respiration des animaux,, et incapable d'entretenir la combustion d'une bougie. »
D'où la conclusion de Lavoisier :
« L'air commun que nous respirons est un mélange d'air à l'état de mofette et d'air vital. »

Q uel est le problème de Sophie ?
L'indication du nombre de pouces cubiques (volume) d'air restant a été masquée sous une
grosse tache d'encre et Sophie aimerait le connaître afin de déterminer la proportion
d'air « vital » dans l'air « commun ».
Vous pouvez l'aider à déterminer ce volume grâce au modèle de la réaction chimique étudié
en cours. Ci-joint un ensemble de questions afin de vous aider à résoudre progressivement ce
problème.
estions :
1. Que prouve l'ascension du liquide dans la cuve lors de l'expérience ?
Lavoisier parle d'air « vital ». Quel est le nom actuel de ce gaz et quelle est sa
formule chimique ?
Expliquer pourquoi le gaz recueilli à la fin de l'expérience n'est plus propre à la
respiration des animaux.
2. Lavoisier parle de « rouille de mercure » ou « parcelles rouges », le nom actuel de
ce composé est l'oxyde de mercure et sa formule chimique HgO.
Calculer la quantité de matière de mercure Hg initialement introduite et la quantité
de matière d'oxyde de mercure HgO formé.
Données : M(Hg)=200,6 g.mol-1
et M(O)=16 g.mol-1
3. En employant la même présentation que dans le cours, indiquer les espèces chimiques
présentes dans l'état initial (E.I) et dans l'état final (E.F).
4. Ecrire l'équation chimique correspondant à la transformation chimique réalisée.
5. Remplir les cases du tableau suivant avec les données connues (mettre des points
d'interrogation dans les cases que vous ne pouvez pas remplir).
Aide : on appelle no la quantité de matière de dioxygène dans l'état initial.
6. Calculer l'avancement xf dans l'état final. Remplir la case correspondante.
7. Quel est le réactif limitant ? Quelle est alors la quantité de matière de ce réactif dans
l'état final ? (remplir la case correspondante)
8. Calculer alors la quantité de matière no d'air « vital » présent dans l'état initial.
9. Calculer le volume d'air « vital » consommé.
Données : Vm= 24 L.mol-1
10. Quelle est l'unité de volume utilisée par Lavoisier ?
Convertir le volume d'air « vital » dans cette unité.
Quel est le nombre manquant dans le livre ?
11. Quelle est la proportion d'air «vital » dans l'air « commun » ?

Je bloque à partir de la question 6, je ne sais pas comment calculer Xmax sans avoir la quantité de matière du 02

Merci encore pour votre aide

Posté par
odbugt1
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 24-12-17 à 17:46

Bonjour,

Qu'as tu répondu à a question 4 ?

Posté par
torquemada
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 24-12-17 à 18:26

2Hg + 0₂=2HgO

Posté par
torquemada
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 24-12-17 à 19:43

Et puis pour la question 5 j'ai fais le tableau d'avancement :

Qt matière/Eq de la réactionAvancement en mol2Hg+O₂→2HgO
à l'état initialx=06,1x10‾¹n₀0
en cours de réactionx6,1x10‾¹-2xn₀-x2x
à l'état finalx=xmax6,1x10‾¹-2xmaxn₀-xmax2xmax

Posté par
odbugt1
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 24-12-17 à 20:01

Tout cela est exact.

Deux points à éclaircir :

a) La lecture de l'énoncé permet de savoir sans faire de calculs lequel des réactifs est le réactif limitant. (Question 7a) Peux tu l'identifier en justifiant ton choix ?

b) Le deuxième point concerne l'énoncé. Il est vraisemblablement incomplet.
Pour calculer xmax, puisque on ne peut pas le faire à partir de la quantité initiale de O2, on doit avoir probablement une donnée sur la masse d'oxyde de mercure formée.
Historiquement, Lavoisier avait effectivement mesuré cette masse.

Si l'énoncé que tu as posté est exactement le même que celui dont tu disposes, tu ne pourras pas répondre aux questions  6, 7b, 8, 9 , 10b, 10c et 11

Posté par
torquemada
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 24-12-17 à 20:15

En effet j'ai oublié de joindre une information qui apparaît sur un schéma sur lequel il nous décrit l'expérience en nous précisant que 2,8 g d'oxyde de mercure s'est formée.

Le réactif limitant selon moi c'est l'oxygène mais j'ai fais l'exo à l'envers comme si on connaissais la composition de l'air (80% d'azote et 20% d'oxygène) mais ceci on ne le connais pas malheureusement.

Posté par
torquemada
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 24-12-17 à 20:19

Voici l'image que l'on nous donne

L\'analyse de l\'air par Lavoisier

Posté par
odbugt1
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 24-12-17 à 20:26

Le texte précise :

" Au bout de 12 jours, voyant que la calcination du mercure ne faisait plus aucun progrès .... "
Cela montre qu'il reste du mercure en fin de réaction, donc que le dioxygène est bien comme tu le dis le réactif limitant.

Ton tableau d'avancement indique que la quantité de matière de HgO formée en fin de réaction
est égale à 2xmax
L'énoncé indique que la masse correspondante est égale à 2,8g
Connaissant les masses molaires de Hg et de O tu peux donc calculer la valeur de xmax

Posté par
torquemada
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 24-12-17 à 20:39

Oui en effet je connais Hg : 6,1x10‾1-2x=0     x=3,05x10‾1

122,3-2,8=119,5  119,5/32= 3,7 mol donc x=3,7

Posté par
torquemada
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 24-12-17 à 20:53

Non je me suis trompé

Posté par
torquemada
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 24-12-17 à 21:04

Je me noie un peu... je sais que c'est n=m/M        M=32

Posté par
odbugt1
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 24-12-17 à 21:09

Citation :

Oui en effet je connais Hg : 6,1x10‾1-2x=0     x=3,05x10‾1
De quel " x " est il question ici ?
Si c'est " xmax " c'est faux puisque Hg n'est pas le réactif limitant



La solution :
En fin de réaction il s'est formé m(HgO) = 2,8 g de HgO
Or M(HgO) = 200,6 + 16 = 216,6 g/mol
Donc en fin de réaction il s'est formé  m(HgO)/M(HgO) = 2,8/216,6 = 1,29.10-2 mol de HgO
D'autre part ton tableau d'avancement montre qu'il s'est formé 2xmax moles de HgO
On a : 2 xmax =  1,29.10-2 et par suite xmax = 6,46.10-3 mol

Cela devrait te relancer pour la fin de cet exercice.

Posté par
torquemada
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 24-12-17 à 21:39

Ok je n'y avais pas pensé donc n de l'oxygène est 6,46x10‾³

6,46x10‾³x32=0,2g de dioxygène consommé     0,2x0,8=0,16
0,16 litre est égale approximativement 10 pouces cubiques donc le nombre manquant est 10
0,2x100=20%
La proportion de l'air "vital" dans l'air "commun" est donc de 20%

Posté par
torquemada
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 24-12-17 à 21:40

50-10=40 pouces cubiques donc le nombre manquant est 40

Posté par
odbugt1
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 24-12-17 à 21:55

La suite demain, car maintenant j'ai d'autres obligations .....

Posté par
torquemada
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 24-12-17 à 22:11

Ok merci passe un joyeux noël

Posté par
odbugt1
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 25-12-17 à 08:44

Citation :

6,46x10‾³x32=0,2g de dioxygène consommé     0,2x0,8=0,16
0,16 litre
est égale approximativement 10 pouces cubiques donc le nombre manquant est 10
0,2x100=20%
La proportion de l'air "vital" dans l'air "commun" est donc de 20%

Ici, (en rouge ) tu multiplies une masse (0,2g) par un volume (0,8L) pour trouver 0,16L qui est un volume.
Une masse multipliée par un volume ne peut pas être égal à un volume.
Mais tu veux absolument arriver à un résultat de 20% et tu fais un peu n'importe quoi pour y parvenir.



Question 9 :
Pour passer de la quantité de matière de O2 (nO2 = 6,46.10-3 mol) au volume occupé par O2 sers toi tu volume molaire des gaz qui est justement donné dans cette question 9

Posté par
odbugt1
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 25-12-17 à 08:49

Citation :
Ok merci passe un joyeux noël


Merci. Joyeux Noël à toi aussi !
                                

Posté par
torquemada
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 25-12-17 à 09:50

0,8/6,46x10‾³=1,2x10‾⁴ L.mol‾¹  puis ...

Posté par
odbugt1
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 25-12-17 à 10:01

Tu m'as l'air de naviguer au hasard sans fil directeur.

Qu'est ce que le volume molaire des gaz ?
Ton énoncé donne sa valeur. Peux tu la repérer ?

Posté par
torquemada
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 25-12-17 à 10:02

Oui c'est 24 L.mol ....

Posté par
torquemada
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 25-12-17 à 10:14

24x6,46x10‾³=0,15 L

Posté par
torquemada
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 25-12-17 à 10:24

0,15L = 0,00015m³  équivalent à 10 pouces cubiques     50-10=40 pouces cubiques restants à la fin de l'expérience

Posté par
odbugt1
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 25-12-17 à 10:52

Citation :
Oui c'est 24 L.mol ....
Non.
C'est 24L/mol ce qui n'est pas du tout la même chose.



Citation :
24x6,46x10‾³=0,15 L
Non.
24 * 6,46.10-3 = 0,155L ce qui n'est pas tout à fait la même chose



0,155L équivalent à 9,69 pouces cubique
Reste 50 - 9,69 = 40,3 pouces cubiques

Pourcentage de dioxygène ( ou air vital )
0,155/0,8 = 0,194 soit 19,4% ( Plus proche de 19% que de 20% )
ou bien ce qui revient au même :
9,69 / 50 = 0,194 soit 19,4%

Posté par
torquemada
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 25-12-17 à 11:08

Merci beaucoup pour ton aide et je te souhaite de joyeuse fête  

Posté par
odbugt1
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 25-12-17 à 11:26

Citation :
Merci beaucoup pour ton aide et je te souhaite de joyeuse fête
Merci. De même pour toi.


Remarques :
Les données numériques de l'énoncé ont été "adaptées" pour tomber sur une composition de l'air de environ 20% en dioxygène.
En réalité Lavoisier a trouvé que le volume gazeux était passé de 50 à "42 à 43 pouces cubiques" ce qui donne un taux "d'air vital" de 14 à 16%
On admet maintenant que l'air est composé de environ :
21% de dioxygène, 78% de diazote et 1% d'un mélange de gaz divers (surtout Argon)

Posté par
torquemada
re : L'analyse de l'air par Lavoisier 25-12-17 à 11:29

Oui en effet



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