Mesure du volume molaire d'un gaz

1. Le volume molaire d’un gaz :

Définition : Le volume molaire d’un gaz est le volume occupé par une mole de ce gaz.

Attention : le volume occupé par un gaz dépend des conditions expérimentales (T et P). On doit donc préciser les conditions dans lesquelles on mesure le volume molaire.

2. Mesure du volume molaire de H₂ gazeux dans les conditions du labo :

Le principe est basé sur la réalisation d’une réaction chimique qui produit H₂. Il s’agit de la réaction entre le magnésium et  les ions H⁺ d’une solution d’acide chlorhydrique. Cette réaction est rapide et totale.

Son équation chimique est la suivante :           Mg + 2 H⁺ ---> Mg²⁺ + H₂

Les réactifs en présence :

Le ruban de magnésium:

Le catalogue Prolabo nous donne les indications suivantes: Ruban de masse  25g          L = 24m

On en a découpé 2 cm.

Calculer la masse du morceau et la quantité (en mole) de magnésium.

Quelle quantité de H⁺ faudrait-il pour consommer la totalité du magnésium ?

La solution d’acide chlorhydrique :

Il s’agit d’une solution contenant des ions H⁺ et Cl^-.

Remplir la moitié d’un long tube gradué d’acide chlorhydrique de concentration c = 0,1 mol/L

Quel est le volume de solution versé ?

Calculer la quantité (en mole) d’ions H⁺ présents dans le tube.

Cette quantité est-elle suffisante pour consommer tout le magnésium ?

Calculer la quantité de H₂ formé.

Le protocole :

Compléter la 2^ème moitié du tube d’eau distillée (en évitant de mélanger l’eau et l’acide).

Quand l’éprouvette est totalement pleine, y introduire le petit morceau de magnésium (en l’envoyant vers le fond du tube), boucher le tube à l’aide du pouce et le retourner rapidement sur une cuvette d’eau. Le magnésium, moins dense que l’eau monte dans le tube et rencontre l’acide, la réaction se produit instantanément ce qui se traduit par un dégagement de dihydrogène gazeux qui chasse la solution du tube.

Lorsque la réaction est terminée (tout le Mg consommé), le volume de gaz dégagé est emprisonné dans le tube, il peut être mesuré.

Faire le schéma de l’expérience.

Résultat :

V_H2 =

En déduire le volume molaire du dihydrogène gazeux dans les conditions de l’expérience.

Vérifier expérimentalement qu’il s’agit bien de dihydrogène.

3. Comparaison de 2 volumes molaires gazeux dans les mêmes conditions :

On réalise l’électrolyse d'une solution de soude en courant continu. Faire le schéma du dispositif.

L'équation chimique se résume à la décomposition de l’eau : 2H₂O ----> O₂ + 2 H₂.

A priori, de quel côté H₂ se dégage-t-il ?

Mesurer les volumes de gaz obtenus au bout d’un certain temps. Identifier expérimentalement les gaz. Quelle relation existe-t-il entre ces volumes mesurés ?

Quelle relation existe-t-il entre les quantités des gaz formés ?

En déduire la relation entre leurs volumes molaires dans les conditions de l’expérience.