Calcul du Nombre de Moles de HCl en Chimie Analytique
Comprendre le Calcul du Nombre de Moles
La mole est l'unité de quantité de matière dans le Système International d'unités. Elle représente un nombre spécifique d'entités élémentaires (atomes, molécules, ions, etc.), connu sous le nom de nombre d'Avogadro (\(N_A \approx 6.022 \times 10^{23} \, \text{mol}^{-1}\)). En chimie analytique, calculer le nombre de moles d'une substance, comme l'acide chlorhydrique (HCl), est fondamental pour de nombreuses applications, notamment la préparation de solutions de concentrations précises, la stœchiométrie des réactions, et les titrages. L'HCl est un acide fort couramment utilisé en laboratoire.
Données du Problème
- Volume de la solution de HCl prélevée (\(V_{\text{HCl}}\)) : \(25.00 \, \text{mL}\)
- Concentration molaire de la solution de HCl (\(C_{\text{HCl}}\)) : \(0.150 \, \text{mol/L}\)
- Masse de HCl gazeux pur (\(m_{\text{HCl}}\)) : \(1.823 \, \text{g}\)
- Masses molaires atomiques : H = \(1.008 \, \text{g/mol}\), Cl = \(35.453 \, \text{g/mol}\)
Schéma : Préparation et Utilisation de Solutions de HCl
Illustration de la manipulation de solutions de HCl.
Questions à traiter
- Pour la Situation 1 :
- Convertir le volume de la solution de HCl prélevée de mL en L.
- Calculer le nombre de moles (\(n_{\text{HCl}}\)) de HCl présentes dans le volume prélevé.
- Pour la Situation 2 :
- Calculer la masse molaire (\(M_{\text{HCl}}\)) de HCl.
- Calculer le nombre de moles (\(n_{\text{HCl}}\)) de HCl correspondant à la masse donnée.
- Si la solution de HCl de la Situation 1 (\(25.00 \, \text{mL}\) à \(0.150 \, \text{mol/L}\)) est utilisée pour neutraliser complètement une solution de NaOH, quelle quantité de matière (en moles) de NaOH réagira ? (Rappel : \( \text{HCl} + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} \)).
Correction : Calcul du Nombre de Moles de HCl
Question 1 : Situation 1 - À partir d'une solution de molarité connue
a) Conversion du volume
Il est nécessaire de convertir le volume de millilitres (mL) en litres (L) car la concentration molaire est exprimée en mol/L.
b) Calcul du nombre de moles (\(n_{\text{HCl}}\))
Le nombre de moles (\(n\)) d'un soluté dans une solution est donné par le produit de sa concentration molaire (\(C\)) et du volume de la solution (\(V\)).
Formule(s) utilisée(s) :
Données spécifiques :
- \(C_{\text{HCl}} = 0.150 \, \text{mol/L}\)
- \(V_{\text{HCl}} = 0.02500 \, \text{L}\)
Calcul :
Ce résultat peut aussi s'écrire \(3.75 \times 10^{-3} \, \text{mol}\) ou \(3.75 \, \text{mmol}\).
Question 2 : Situation 2 - À partir d'une masse de HCl gazeux
a) Calcul de la masse molaire (\(M_{\text{HCl}}\)) de HCl
La masse molaire d'un composé est la somme des masses molaires atomiques de tous les atomes de sa formule chimique.
Formule(s) utilisée(s) :
Données spécifiques :
- \(M(\text{H}) = 1.008 \, \text{g/mol}\)
- \(M(\text{Cl}) = 35.453 \, \text{g/mol}\)
Calcul :
b) Calcul du nombre de moles (\(n_{\text{HCl}}\))
Le nombre de moles (\(n\)) d'une substance pure est donné par le rapport de sa masse (\(m\)) à sa masse molaire (\(M\)).
Formule(s) utilisée(s) :
Données spécifiques :
- \(m_{\text{HCl}} = 1.823 \, \text{g}\)
- \(M_{\text{HCl}} = 36.461 \, \text{g/mol}\)
Calcul :
En arrondissant à un nombre approprié de chiffres significatifs (ici 4, basé sur la masse donnée) : \(n_{\text{HCl}} \approx 0.05000 \, \text{mol}\).
Question 3 : Quantité de NaOH neutralisée
Principe :
La réaction de neutralisation entre HCl (acide fort) et NaOH (base forte) est : \( \text{HCl} + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} \). La stœchiométrie de la réaction est de 1:1, ce qui signifie qu'une mole de HCl réagit avec une mole de NaOH.
Formule(s) utilisée(s) :
À l'équivalence (neutralisation complète) :
Données spécifiques :
- \(n_{\text{HCl}}\) (de la Situation 1) = \(0.00375 \, \text{mol}\)
Calcul :
Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)
1. La mole est une unité de :
2. Pour calculer le nombre de moles à partir de la molarité (C) et du volume (V), on utilise la formule :
3. La masse molaire de H₂SO₄ (H=1, S=32, O=16 g/mol) est :
4. Si \(0.5 \, \text{mol}\) de HCl réagissent avec du NaOH, combien de moles de NaCl sont formées ? (\(\text{HCl} + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}\))
Glossaire
- Mole (mol)
- Unité de mesure de la quantité de matière. Une mole contient approximativement \(6.022 \times 10^{23}\) entités élémentaires (atomes, molécules, ions, etc.).
- Masse Molaire (\(M\))
- Masse d'une mole d'une substance, exprimée en grammes par mole (\(\text{g/mol}\)).
- Concentration Molaire (Molarité, \(C\))
- Nombre de moles de soluté dissous par litre de solution (\(\text{mol/L}\) ou M).
- Acide Chlorhydrique (HCl)
- Acide fort qui se dissocie complètement en ions H⁺ (ou H₃O⁺) et Cl⁻ en solution aqueuse.
- Stœchiométrie
- Étude des rapports quantitatifs entre les réactifs et les produits dans une réaction chimique.
- Titrage
- Technique de laboratoire utilisée pour déterminer la concentration d'une solution inconnue (l'analyte) en la faisant réagir avec une solution de concentration connue (le titrant).
- Neutralisation
- Réaction chimique entre un acide et une base, produisant généralement un sel et de l'eau.
- Nombre d'Avogadro (\(N_A\))
- Nombre d'entités élémentaires (atomes, molécules, etc.) contenues dans une mole d'une substance. Sa valeur est approximativement \(6.022 \times 10^{23} \, \text{mol}^{-1}\).
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