CORRIGÉ
Nom: _________________________________
Devoir Stoechiométrie #1.
On neutralise du H3PO4
(aq)
par du LiOH (aq) selon l'équation non-balancée suivante:
H3PO4 (aq) + 3 LiOH (aq) -----> 3 H2O (l) + Li3PO4 (aq) Calculez le volume de H3PO4 concentré à 0,250 mol/L que l'on doit utiliser pour neutraliser complètement 75,0 mL de LiOH concentré à 0,500 mol/L. Données Formule Calculs Réponse H3PO4 C = 0,250
mol L
V =? LiOH V = 0,0750 L
C = 0,500
#2. €
mol L
mol • 0, 0750 L = 0,0375 mol de LiOH L 1 mol de H3PO4 0,0375 mol de LiOH • = 0,0125 mol 3 mol de LiOH
n = C • V = 0,500
V =
n 0,0125 mol = = 0,0500L mol C 0,250 L
On neutralise du HF (aq) par du Mg(OH)2 (s) selon l'équation non-balancée suivante: 2 HF (aq) + Mg(OH)2 (s) ---------> 2 H2O (l) + MgF2 (aq) Calculez la masse de Mg(OH)2 (s), en kg, pour neutraliser complètement 100 mL de HF concentré à 0,800 mol/L. Données Formule Calculs Réponse
Mg(OH)2 m =? M = 58,33 HF
g mol
V = 0,100 L C = 0,800
mol • 0,100 L = 0,0800 mol de HF L 1 mol de Mg(OH)2 0,0800 mol de HF • = 0,0400 mol 2 mol de HF
n = C • V = 0,800
mol L
m = n • M = 0,0400 mol • 58,33 1
g = 2,33g = 0,00233 kg mol
#3.
Soit la formation de la rouille à partir de ses élément. 4 Fe (s)
+
3 O2
----> 2 Fe2O3
(g)
(s)
Calculer la masse de rouille produite sachant que 300 L de O2 ont réagit à TPN. Données Formule Calculs Réponse
O2 V=300 L
VM =22,4
n=
L mol
Fe 2O 3 m=?
VM
300L
=
22, 4
L
= 13,4... mol de O 2
mol 2 mol de Fe 2O 3 13,4... mol de O 2 • = 8,93... mol 3 mol de O 2
m = n • M = 8,93... mol•159,70
M=159,70 #4.
V
g
g
= 1, 43•103g
mol
mol
P4O10 (s)
+
6 H2O (l)
------->
4 H3PO4 (aq)
Calculer le volume d’eau nécessaire, en mL, pour former 3,20 X 1025 molécules de H3PO4 (reau=1,00 g/mL) Données Formule Calculs Réponse H 3PO 4 N= 3,20•10 25molécules
H 2O
N Na
=
3,20•10 25molécules 6,022•10
23
molécules
53,1... mol de H 3PO 4•
V=? g mol
V =
6 mol de H 2O 4 mol de H 3PO 4 g mol
2
=79,7... mol
=1,44•10 3 g
m 1,44•10 g = =V= 1,44•10 3mL ρ g 1 mL 3
g mL
=53,1... mol de H 3PO 4
mol
m = n•M=79,7 mol... •18,02
M=18,02
ρ = 1
n =
#5.
Soit la combustion de la caféine : C8 H10O 2 N 4 +
19 O 2 (g) -----> 8 CO 2 (g) + 5 H 2O (g) + 2
2 N 2 (g)
Vous avez pris un café qui contenait 2,30 X 1019 molécules de caféine. Si vous sortez à l’extérieur où les conditions sont normales (TPN), calculez le volume de dioxygène que vous devez respirer en mL. Données Formule Calculs Réponse C 8H 10 O 2N 4 N= 2,30•1019molécules
n =
N Na
2,30•1019molécules
=
6,022•10
23
= 3,82...•10-5mol de C 8H 10 O 2N 4
molécules mol
3,82...•10-5mol de C 8H 10 O 2N 4•
19/2 mol de O 2 1 mol de C 8H 10 O 2N 4
=3,63...•10-4 mol
O2 V=? VM =22,4
#6.
V = n•VM =3,63...•10-4 mol •22,4 L
V= 8,13•10-3L•
mol
1 mL 10-3L
L mol
= 8,13•10-3L
= 8,13 mL
Vous travaillez dans une usine où l’on produit du N2. Votre patron vous fournit 3,50 X 104 mL de NH4OH mais il ne connaît pas la concentration. Vous faites donc l’expérience et vous obtenez 245,175 grammes de N2. L’équation équilibrée : 3 3 1 Cl2 (g) + NH 4 OH (aq) --------> NH 4 Cl (aq) + H 2O (l) + N 2 (g) 8 4 8 Quelle est la concentration molaire du NH4OH ? Données Formule Calculs Réponse NH 4OH V= 3,50 •10 4mL
C=?
n=
m M
245,175g
g mol
C=
n V
=
= 8,75 mol de N 2
mol 1 mol de NH 4OH 1 8
m=245,175 g
g
28,02
8,75 mol de N 2 •
N2
M = 28,02
=
mol de N 2
70 mol 35, 0L
= 2,00
3
mol L
= 70mol
#7.
Soit la combustion du méthane : CH4 a)
(g)
+
2 O2 (g)
------->
CO2
+
(g)
2 H2O (g)
Si un four brûle 10,0 kg de méthane, quel volume de dioxygène (en mL), à TPN, a-t-il consommé simultanément? Données Formule Calculs Réponse
CH 4 m= 1,00•10 4 g
M=16,05
g
n =
m M
=
1,00•10 4 g 16,05
g
= 623... mol de CH 4
mol
623... mol de CH 4•
mol
2 mol de O 2
=1246... mol
1 mol de CH 4
O2 V=? VM = 22,4 b)
L
V = n•VM =1246... mol • 24,5 L mol
V= 3,05•10 4 L•
1 L 10 mL -3
mol
= 3,05•10 4 L
= 3,05•10 7 mL
Quelle masse de dioxyde de carbone, en mg, a été rejetée dans l’atmosphère ? Données Formule Calculs Réponse
CO 2 M=44,01
g mol
623 mol de CH 4•
m =n•M=623... mol•44,01
g mol
4
1 mol de CO 2 1 mol de CH 4
= 2,742•10 4 g•
=623... mol
1000 mg 1 g
=2,74•10 7 mg
#8.
Définissez, dans vos mots, ce qu’est un réactant limitant. Réactif qui réagit à 100 % (donc au complet).
#9.
Soit la combustion de l’octane produisant du dioxyde de carbone, gaz contribuant à l’effet de serre : C8H18(g)
+
25/2 O2
------->
(g)
8 CO2
+
(g)
9 H2O (g)
Si l’on fait réagir 0,35 mole de C8H18 avec 3,80 moles de dioxygène, déterminez le réactant limitant et calculez le nombre de mole(s) d’eau produit. 25 mol de O2 2 0,35 mol de C 8H18 • = 4,4 mol 1 mol de C 8H18 O2 en manque donc c'est le réactant limitant 9 mol de H2O = 2,74 mol 25 mol de O2 2 Note : on garde 3 chiffres significatifs, car la donnée utilisée pour le nombre demol d’eau en contient 3 aussi (3,80). € #10. Soit la combustion de l’alcool éthylique : 3,80 mol de O2 •
C2H5OH(l) +
3 O2
–––––>
(g)
2 CO2
+
(g)
3 H2O(l)
Si l’on fait réagir 2,30 moles d’alcool, calculez le nombre milligrammes de O2 nécessaire pour que ce dernier soit en surplus. Données Formule Calculs Réponse
2,30 mol de C 2H 5 OH • m = n • M = 6,90 mol • 32
3 mol de O 2 1 mol de C 2H 5 OH g mol
= 220,8 g •
= 6,90 mol de O 2
1 mg 10 g −3
= 2,21 • 10 5mg
Il faut donc avoir m O2 > 2,21 • 10 5mg afin qu’il soit en surplus
5
#11. Soit la formation de SO2, molécule impliquée dans la formation des pluies acides. 2 FeS2(s) + 11/2 O2(g) ---> Fe2O3(s) + 4 SO2(g) Si l’on fait réagir 3,0 grammes de O2 avec 8,0 grammes de FeS2, déterminez le réactant limitant et calculez le nombre de mole de SO2 produit. Données Formule Calculs Réponse O2 m=3,0g
M=32,00
m
n= g
M
n=
mol
m M
=
3,0g 32,00
=
M=119,99
=0,09... mol de O 2
mol 8,0g
119,99
FeS 2 m=8,0g
g
=0,06... mol de FeS 2 (surplus)
g mol
0,09... mol de O 2 •
2 mol de FeS 2 11 2
g
mol de O 2
0,09... mol de O 2 •
mol
=0,03 mol FeS 2
4 mol de SO 2 11 2
mol de O 2
=0,068 mol SO 2
#12. Soit la production de fréon (CF2Cl2), molécule de CFC impliquée dans la destruction de la couche d’ozone : 2 CH4(g) +
8 Cl2(g)
+
3 HF (aq) ------> CF2Cl2
(g)
+
CFCl3
(g)
+ 11 HCl (aq)
On fait réagir 2,0 moles de CH4 avec 3,0 moles de Cl2 et 3,5 moles de HF. Combien de mole(s) de fréon allez-vous obtenir? 2,0mol de CH 4 •
8 mol de Cl 2 2 mol de CH 4
= 8, 0 mol de Cl 2
Le Cl 2 est limitant par rapport au CH 4 3,0 mol de Cl 2 •
3 mol de HF 8 mol de Cl 2
= 1,1 mol de HF
Le HF est en surplus donc le Cl 2 est limitant par rapport au HF 3,0 mol de Cl 2 •
1 mol de CF2Cl 2 8 mol de Cl 2
= 0,38 mol de CF2Cl 2
6
#13. Un morceau de zinc de 253,64 mg réagit complètement dans 2,00 L de HCl (aq) de concentration 0,00500 mol/L ce qui produit du dihydrogène et du dichlorure de zinc. Équation: Zn(s)
+ 2 HCl (aq) -----> H2(g)
+
ZnCl2(aq)
a)
Quelle sera la concentration finale du HCl(aq) si le volume de solution reste constant? Données Formule Calculs Réponse Zn m = 0,25364g
M = 65,39
g mol
n =
m M
=
0,25364g 65,39
g
= 0, 003879... mol de Zn
mol
0, 003879... mol de Zn •
2 mol de HCl 1 mol de Zn
= 0, 007758...mol (réagit)
HCl V=2,00L C=0,00500
b)
n initial = C • V =0,00500 mol L
C finale =
n initial-n réagit 2,00L
mol L =
• 2, 00L = 0, 0100 mol HCl 0,0100 mol - 0,007758... mol 2,00 L
= 0, 00112
mol L
Combien de molécules de dichlorure de zinc seront produites? Données Formule Calculs Réponse
0, 003879... mol de Zn •
1 mol de ZnCl 2 1 mol de Zn
N=n • Na=0, 003879...mol • 6, 022 • 10 23
= 0, 003879... mol molécules mol
= 2,336 • 10 21molécules
(4 chiffres significatifs car les moles utilisées pour la stoechiométrie sont calculées à partir de la masse molaire qui en contient 4)
7
#14. Le décane (C10H16(l)) réagit avec le dichlore gazeux pour produire du chlorure d’hydrogène aqueux et du carbone solide.
Équation: a)
C10H16(l) + 8 Cl2(g)
----> 16 HCl(aq)
+ 10 C(s)
2,523 tonnes métriques (1 tonne métrique = 1 X 106 g) de décane réagit avec 4,623 tonnes métriques de dichlore, quel est le réactant limitant? (calculs à l’appui) Données Formule Calculs Réponse
C10H16 m = 2,523 • 10 g 6
M = 136,26
g mol
Cl2 m = 4,623 • 106 g M = 70,90
€
b)
m 2,523 • 106 g n = = = 1,852 • 104 mol de C10H16 (surplus) g M 136,26 mol 6 m 4,623 • 10 g n = = = 6,520 • 104 mol de Cl2 g M 70,90 mol 6,520 • 104 mol de Cl2 •
g mol
1 mol de C10H16 = 8150 mol C10H16 8 mol de Cl2
Quelle masse de carbone sera produite? Données Formule Calculs
6,520...•10 4
mol de Cl 2•
10 mol de C 8 mol de Cl 2
m=n•M=8,150...•10 4 mol • 12,01
8
g mol
=8,150•10 4 mol C
=9,789•10 5 g
Réponse
