Voici le corrigé du TP sur l’avancement : résultats types, courbe tracée à partir des mesures, réponses détaillées et compte rendu modèle. Tes valeurs peuvent légèrement différer selon la température et la précision de lecture.
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Résultats types : corrigé du TP sur l’avancement
| Essai | m(Mg) (g) | V(H2) mesuré (mL) | n(Mg) (mmol) | n(H2) (mmol) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0,05 | 47 | 2,06 | 1,96 |
| 2 | 0,10 | 95 | 4,12 | 3,96 |
| 3 | 0,20 | 190 | 8,23 | 7,92 |
| 4 | 0,30 | 232 | 12,3 | 9,67 |
| 5 | 0,40 | 234 | 16,5 | 9,75 |
Réponses aux questions
- Mg(s) + 2 H+(aq) → Mg2+(aq) + H2(g). n(H+) = 1,0 × 20,0 × 10−3 = 2,0 × 10−2 mol = 20 mmol.
- n(Mg) = m ÷ 24,3 ; n(H2) = V ÷ 24,0 (V en L). Par exemple essai 3 : n(Mg) = 0,20 ÷ 24,3 = 8,23 mmol ; n(H2) = 0,190 ÷ 24,0 = 7,92 mmol. Autres valeurs : voir le tableau.
- La courbe est d’abord une droite passant par l’origine (le volume est proportionnel à la masse), puis un plateau horizontal vers 235 mL.
- Mélange stœchiométrique : n(Mg) = n(H+) ÷ 2 = 10,0 mmol, soit m = 10,0 × 10−3 × 24,3 = 0,243 g, et V(H2) attendu = 10,0 × 10−3 × 24,0 = 0,240 L. Le changement de pente du graphique se trouve bien vers 0,24 g.
- Essai 1 : n(Mg) = 2,06 mmol et n(H+)/2 = 10,0 mmol : le magnésium est limitant (xmax = 2,06 mmol). Essai 5 : n(Mg) = 16,5 mmol > 10,0 mmol : les ions H+ sont limitants (xmax = 10,0 mmol), il reste du magnésium.
- xf = n(H2) mesuré : 1,96 ; 3,96 ; 7,92 ; 9,67 ; 9,75 mmol, à comparer à xmax = 2,06 ; 4,12 ; 8,23 ; 10,0 ; 10,0 mmol. Le rapport xf ÷ xmax vaut 0,95 à 0,97 : la transformation est quasi totale.
- Le volume est un peu plus faible que prévu car une petite partie du gaz reste dans la fiole et le tuyau (et se dissout très légèrement), le métal peut contenir une couche d’oxyde, et la température de la salle peut différer de celle de Vm.
Conclusion et compte rendu modèle
Nous avons fait réagir cinq masses croissantes de magnésium avec 20,0 mL d’acide chlorhydrique à 1,0 mol/L, soit 2,0 × 10−2 mol d’ions H+. L’équation est Mg + 2 H+ → Mg2+ + H2. Le volume de dihydrogène mesuré croît proportionnellement à la masse de magnésium jusqu’à environ 0,24 g, puis reste constant autour de 235 mL. Ce changement de pente correspond au changement de réactif limitant : pour une faible masse, le magnésium est entièrement consommé et xmax = n(Mg) ; pour une grande masse, ce sont les ions H+ qui sont épuisés et xmax = n(H+) ÷ 2 = 10,0 mmol. Le calcul donne une masse stœchiométrique de 0,243 g et un volume maximal de 240 mL, valeurs en accord avec l’expérience à 3 % près. Les écarts s’expliquent par les pertes de gaz et par la lecture du volume à environ 2 mL près. Le tableau d’avancement permet donc de prévoir correctement l’état final du système.
Erreurs fréquentes en TP
- Oublier de convertir les mL en L ou les mmol en mol dans les calculs.
- Déboucher la fiole trop tôt et perdre une partie du gaz.
- Laisser de l’air dans l’éprouvette au départ : le volume lu est faussé.
- Comparer directement les quantités de Mg et de H+ sans diviser par les nombres stœchiométriques.
- Relier les points du graphique par une ligne en zigzag au lieu de tracer le modèle (droite puis plateau).