Calcul de la composition d’un oxyde de fer
Comprendre le Calcul de la composition d’un oxyde de fer
Dans une expérience pour déterminer la composition d’un oxyde de fer, un échantillon de l’oxyde est réduit en utilisant de l’hydrogène, produisant de l’eau et du fer métallique pur.
Données:
- Masse initiale de l’oxyde de fer : 10,0 g
- Masse de fer pur obtenu après réduction : 7,0 g
- Masse molaire du fer (Fe) = 55,85 g/mol
- Masse molaire de l’oxygène (O) = 16,00 g/mol
Questions:
1. Calculer le nombre de moles de fer dans le fer pur obtenu.
2. Sachant que la masse totale de l’oxyde est 10,0 g et celle du fer est 7,0 g, calculer la masse d’oxygène dans l’oxyde.
3. Calculer le nombre de moles d’oxygène.
4. Déterminer la formule empirique de l’oxyde de fer en utilisant les ratios stœchiométriques.
Correction : Calcul de la composition d’un oxyde de fer
1. Calcul du nombre de moles de fer
Pour comprendre la composition de l’oxyde de fer, la première étape consiste à calculer le nombre de moles de fer après réduction de l’oxyde en fer métallique.
Formule :
\[ \text{Nombre de moles} = \frac{\text{Masse}}{\text{Masse molaire}} \]
Données :
- Masse de fer pur obtenue = 7,0 g
- Masse molaire du fer (Fe) = 55,85 g/mol
Calcul :
\[ \text{Moles de fer} = \frac{7,0 \, \text{g}}{55,85 \, \text{g/mol}} \] \[ \text{Moles de fer} = 0,125 \, \text{mol} \]
2. Calcul de la masse d’oxygène dans l’oxyde
La masse d’oxygène présent dans l’oxyde est calculée en soustrayant la masse de fer obtenue de la masse totale de l’oxyde.
Formule :
- Masse d’oxygène:
\[ = \text{Masse totale de l’oxyde} – \text{Masse de fer pur} \]
Données :
- Masse totale de l’oxyde de fer = 10,0 g
- Masse de fer pur = 7,0 g
Calcul :
\[ \text{Masse d’oxygène} = 10,0 \, \text{g} – 7,0 \, \text{g} \] \[ \text{Masse d’oxygène} = 3,0 \, \text{g} \]
3. Calcul du nombre de moles d’oxygène
Pour continuer vers la formule empirique de l’oxyde de fer, il est nécessaire de connaître le nombre de moles d’oxygène.
Formule :
\[ \text{Moles d’oxygène} = \frac{\text{Masse d’oxygène}}{\text{Masse molaire d’oxygène}} \]
Données :
- Masse d’oxygène = 3,0 g
- Masse molaire de l’oxygène = 16,00 g/mol
Calcul :
\[ \text{Moles d’oxygène} = \frac{3,0 \, \text{g}}{16,00 \, \text{g/mol}} \] \[ \text{Moles d’oxygène} = 0,188 \, \text{mol} \]
4. Détermination de la formule empirique de l’oxyde de fer
Avec les valeurs des moles de fer et d’oxygène, nous déterminons le ratio stœchiométrique pour trouver la formule empirique de l’oxyde.
Formule :
\[ \text{Ratio Fe/O} = \frac{\text{Moles de fer}}{\text{Moles d’oxygène}} \]
Calcul :
\[ \text{Ratio Fe/O} = \frac{0,125 \, \text{mol}}{0,188 \, \text{mol}} \] \[ \text{Ratio Fe/O} = 0,665 \]
Interprétation finale : Le ratio de moles Fe à O de 0,665 suggère que le nombre de moles de fer est inférieur à celui d’oxygène, ce qui est proche de 2:3. Par conséquent, la formule empirique la plus plausible pour cet oxyde de fer, en ajustant les nombres pour obtenir des entiers, serait Fe\(_2\)O\(_3\) (hématite), reflétant un ratio de deux atomes de fer pour trois atomes d’oxygène.
Calcul de la composition d’un oxyde de fer
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