Rendement chimique

Problématique :

      Dans le cadre de ce laboratoire, il faut mélanger les deux réactifs suivants sous forme aqueuse : CaCl₂ (Chlorure de calcium) et Na₂CO₃ (Carbonate de sodium) afin de produire une réaction chimique pour ensuite calculer son rendement. On cherche à trouver un protocole qui nous permettra d’améliorer le rendement de notre réaction. Pour ce faire, il faut (avant l’expérience) effectuer une recherche scientifique sur le sujet, ça nous aidera aussi à analyser cette situation en laboratoire (comment calculer le rendement d’une transformation chimique à l’aide de calculs). On cherche finalement à connaitre le rendement de notre réaction chimique pour prouver l’efficacité de notre protocole, en comparant la masse synthétisée (masse du produit) à la masse théorique (masse des réactifs/correspondant à un rendement de 100%).

Hypothèse :

      D’après moi, le rendement réel aura une masse inférieure à la masse théorique. Je ne crois pas qu’il soit possible d’obtenir un rendement de 100% car même si la loi de la conservation de la masse nous indique que lors d’une réaction chimique, la masse totale est égale à la masse des produits, des pertes de rendement peuvent se produire (données aberrantes) ces pertes peuvent avoir diverses origines comme des pertes lors des diverses étapes de la synthèse (filtration, distillation etc.) ou lors d’une erreur de manipulation (pas le bon volume de réactifs ou quelques gouttes sont restée dans le bécher/erlenmeyer etc.) par exemple. De plus, comme il s’agit d’une réaction chimique il pourrait y avoir effervescence, la production d'un gaz qui n'était pas présente au début de la réaction pourrait potentiellement nuire au rendement réel car le gaz faisant partie du produit a en effet une masse. Aussi, il pourrait y avoir une production de chaleur ce qui ferait évaporer une partie de la masse obtenue. Ce raisonnement scientifique m’indique qu’il est impossible de conserver un rendement de 100% tout au long de l’expérience.

Liste du matériel:

• Lunettes de sécurité                                                 • Un entonnoir

• Un tablier                                                                   • Un papier filtre (1,53g)                                            

• 30 mL de CaCl₂ (Chlorure de calcium)                   • Une balance

• 30 mL de Na₂CO₃ (Carbonate de sodium)            • Un brasseur

• Deux bécher de 150 mL                                           • Nitrate d’argent    

• Un erlenmeyer de 250 mL                                      • Un compte-gouttes                

• Un flacon laveur                                                        • Deux éprouvettes (de 25 mL/une pour chaque réactif)

• Eau du robinet (pas de quantité fixe)                    • Étuve

Choix du matériel :

      Pour des raisons de sécurité, il nous faudra un tablier et des lunettes de sécurité pour nous protéger des éclats possibles (s’il y a lieu) des réactifs ou de la réaction chimique qui aura lieu. On aura également besoin de 30 mL de CaCl₂ (Chlorure de calcium) et de 30 mL de Na₂CO₃ (Carbonate de sodium) afin de produire une réaction chimique. Le compte-gouttes servira à calculer les 30 mL de chaque solution (le compte-gouttes est précis pour maximiser le rendement) avec les deux éprouvettes de 25 mL. Les réactifs seront versés dans deux béchers de 150 mL qui serviront à contenir les réactifs séparément jusqu’à qu’elles soient mélangées (sinon il y aurait une réaction chimique). À l’aide du brasseur, on va brasser la solution pour accélérer la réaction chimique. Une fois la réaction chimique terminée on va devoir filtrer le produit, pour y arriver : on va enrouler du papier-filtre dans l’entonnoir qu’on va ensuite placer au-dessus de l’erlenmeyer. On va par la suite remplir le flacon laveur d’eau du robinet pour ensuite asperger les parois du papier-filtre. Après l’avoir filtrée, on ajoutera du nitrate d’argent à la solution filtrée qui formera un précipité blanc si celle-ci contient des ions chlorure. Aussi, on pèsera la masse en grammes du papier-filtre avec la balance (pour la soustraire à la masse totale du papier-filtre + précipité qui se formera sur le papier- filtre) avant de verser le produit dedans. On mettra la nacelle qui contient le précipité (CaCO³) dans l’étuve où il va refroidir jusqu’à s’endurcir. Finalement on le pèsera encore une fois avec la balance lorsque le précipité se sera endurci.  

Manipulations :

1. À l’aide du compte-gouttes, extraire 15 mL de CaCl₂ et les verser dans une éprouvette (25 mL).

2. Verser le tout dans un bécher (150 mL) puis ajouter les 15 mL restants (30 mL au total) dans le bécher en utilisant la même méthode.

3. Répéter l’étape 1 et 2 avec le Na₂CO₃ en prenant soin d’utiliser une éprouvette et un bécher diffèrent pour éviter qu’il y ait une réaction chimique entre les réactifs.

4. Prendre le contenu du bécher (peu importe lequel des deux réactifs) et le vider dans l’autre bécher pour mélanger les réactifs et déclencher la réaction chimique.

5. Brasser le produit avec le brasseur pour accélérer la réaction.

6. Pendant ce temps, peser le papier-filtre avec la balance et noter les résultats.

7. Enrouler ensuite le papier-filtre en cône et le placer dans l’entonnoir qui ira au-dessus de l’erlenmeyer (250 mL).

8. Remplir le flacon laveur d’eau du robinet et en asperger les parois du papier-filtre.

9. Filtrer le produit à travers le papier-filtre en prenant soin de ne pas trop en mettre en même temps.

10. Identifier si la solution filtrée contient des ions chlorure en utilisant du nitrate d’argent.

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