Volume molaire de l'hydogène

Zacharie Paquet et Karim Kaffel

Chimie générale : la matière

202-NYA-05

LABORATOIRE 5

Volume molaire de l’hydrogène

Travail présenté à

Arnaud Courti

Département des sciences de la nature

Campus Notre-Dame-de-Foy

Expérience effectuée le : 25 octobre 2021

Rapport rendu le : 2 novembre 2021

Rapport de laboratoire 5

Volume molaire de l’hydrogène

But :

Lors de ce laboratoire, il faudra déterminer le volume molaire de l’hydrogène gazeux par réaction de l’acide chloridrique sur l’aluminium. Nous allons aussi calculer le volume occupé par une mole de gaz au conditions normales.

Théorie

Selon une hypothèse d’Avogadro, des volumes de gaz égaux contiennent le même nombre de particules lorsqu’ils sont mesurés dans les mêmes conditions de température et de pression. À 0°C et à 101,3 kPa et 1 mol e n’importe quel gaz, le gaz occupera toujours un gaz de 22,4 L.

[pic 1]

La vérification expérimentale de ce volume sera effectuée en faisant réagir une masse connue d’aluminium avec un excès d’acide chlorhydrique. La réaction libre de l’hydrogène selon l’équation suivante :

[pic 2]

Nous voyons ici que deux moles d’aluminium (équivalent à 53,964 g) produit 3 moles d’hydrogène, H2, soit 22,4 · 3 = 67,2 L à TPN. Le volume molaire est donc calculé à partir de la mesure de la masse de l’aluminium et du volume d’hydrogène correspondant, ramené aux conditions normales de température et de pression.

Le gaz est recueilli dans un eudiomètre, par déplacement de l’eau, ce qui signifie qu’il contiendra de l’eau gazeuse et de l’hydrogène gazeux. Il faut tenir compte de la pression de la vapeur d’eau pour connaitre celle de l’hydrogène. ON applique alors la loi des gaz partiel de Dalton. Elles stipulent que la pression totale d’un mélange gazeux est la somme des pressions partielles de ses constituants.

        [pic 3]

        où          : Pression totale[pic 4]

                         : Pression du constituant 1[pic 5]

                         : Pression du constituant 2[pic 6]

                         : Pression du constituant 3[pic 7]

En tenant compte de la hauteur de la colonne d’eau dans l’eudiomètre et les principes d’hydrostatiques qui stipulent que la pression est uniforme en tout point d’un plan horizontal, on obtient la formule suivante;

[pic 8]

Il est possible d’annuler la pression de la colonne d’eau, en déplaçant verticalement la burette à gaz en alignant le niveau de liquide sur celui du cylindre gradué.

Pour ramener le volume d’hydrogène mesuré dans l’eudiomètre, aux conditions normales de température et de pression, on applique la loi générale des gaz :

[pic 9]

                Où        : pression initiale[pic 10]

                         : volume initial[pic 11]

                         : température initiale [pic 12]

: pression finale[pic 13]

 : volume final[pic 14]

                         : température finale[pic 15]

Mesures

Tableau 1 : Volume d’hydrogène recueilli selon la masse d’aluminium utilisée

Tableau 2 : Conditions ambiantes du laboratoire

Calculs

1. Calcul de la température ambiance moyenne lors des essais.

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1. Calcul de la pression atmosphérique moyenne lors des essais

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1. Calcul de la masse moyenne d’aluminium.

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1. Calcul du nombre de moles d’aluminium et de son incertitude

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Calcul de l’incertitude du nombre de mol d’aluminium

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Écriture du résultat final

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1. Calculs du nombre de moles d’hydrogène gazeux et de son incertitude

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Donc pour 2 moles d’Al on récupère 3 moles d’H2.

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Calcul de son incertitude

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 [pic 42]

Écriture du résultat final

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1. Calculs de la pression partielle de l’hydrogène gazeux.

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Calcul de l’incertitude

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 mmHg[pic 50]

1. Calculs de la moyenne des volumes d’hydrogènes recueilli.

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Calcul de l’incertitude du volume total

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Écriture de résultat final :                 0,038 ± 0,001 L

1. Calculs la pression d’hydrogène gazeux mesurée en kilopascals et son incertitude

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[pic 59]

        Calcul de l’incertitude

[pic 60]

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