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Vidéo de question : Déterminer une formule empirique à partir de données expérimentales Chimie

Au cours d’une expérience, l’oxyde de mercure est chauffé dans un récipient, produisant de l’oxygène gazeux et du mercure sous sa forme élémentaire pure. Les résultats de l’expérience sont présentés ci-dessous. [Hg = 201 g/mol, O = 16 g/mol] a) Quelle est la masse d’oxygène gazeux perdue ? b) Quelle est la masse de mercure produite ? c) Quelle est la formule empirique du composé d’oxyde de mercure ?

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Transcription de vidéo

Au cours d’une expérience, l’oxyde de mercure est chauffé dans un récipient produisant de l’oxygène gazeux et du mercure sous sa forme élémentaire pure. Les résultats de l’expérience sont présentés ci-dessous. On nous donne la masse molaire du mercure et de l’oxygène. Quelle est la masse d’oxygène gazeux perdue ?

La question nous dit que l’oxyde de mercure chauffé dans un récipient produit de l’oxygène et du mercure sous sa forme élémentaire pure, c’est-à-dire liquide. On veut savoir quelle masse d’oxygène a été perdue. Pour ce faire, on doit utiliser la loi de conservation de la masse, qui stipule qu’aucune masse n’est ni créée ni détruite lors d’une réaction chimique. Ainsi, la masse des réactifs est égale à la masse des produits. On peut utiliser cette loi pour calculer la masse d’oxygène perdu. La masse du récipient vide et de l’oxyde de mercure est de 73,4 grammes, et la masse du récipient et du mercure de 70,2 grammes. Puisque la masse des réactifs doit être égale celle des produits, 70,2 grammes plus la masse recherchée doivent donner 73,4 grammes.

L’inconnue est la masse d’oxygène recherchée, on soustrait donc 70,2 grammes de chaque côté de l’équation. 70,2 grammes moins 70,2 grammes est égal à zéro gramme, cette partie est donc annulée. Par conséquent, la masse d’oxygène gazeux perdue est de 73,4 grammes moins 70,2 grammes, soit 3,2 grammes. Donc, la réponse à la première partie de la question, « Quelle est la masse d’oxygène gazeux perdue ? » est de 3,2 grammes.

Quelle est la masse de mercure produite ?

La question indique que la masse du récipient et du mercure est de 70,2 grammes, mais on cherche seulement la masse de mercure produite. On doit donc soustraire la masse du récipient vide. La question nous dit que sa masse est de 30,0 grammes. Si on retire 30,0 grammes de 70,2 grammes, on obtient 40,2 grammes. Donc, la réponse à la question « Quelle est la masse de mercure produite ? » est de 40,2 grammes.

Quelle est la formule empirique du composé d’oxyde de mercure ?

La formule empirique correspond à la formule d’un composé avec le rapport d’atomes le plus simple en nombres entiers. Par exemple, C3H6 aurait pour formule empirique CH2, et C4H10 aurait pour formule empirique C2H5. Pour pouvoir déterminer la formule empirique de l’oxyde de mercure, on doit d’abord déterminer la masse de mercure et la masse d’oxygène. On les a déjà calculées et obtenu 40,2 grammes et 3,2 grammes respectivement. Ensuite, on doit connaître la masse molaire du mercure et de l’oxygène. La masse molaire est la masse moyenne en grammes par mole d’une espèce. Elle a pour unité les grammes par mole. Ces valeurs nous ont déjà été données dans l’énoncé. La masse molaire du mercure est de 201 grammes par mole, et celle de l’oxygène de 16 grammes par mole.

La prochaine étape pour identifier la formule empirique est de déterminer le nombre de moles pour chaque élément. On peut le faire observant les unités des valeurs que nous connaissons déjà. Nous avons la masse en grammes, la masse molaire en grammes par mole, et nous voulons déterminer un nombre de moles. Diviser les grammes par des grammes par mole équivaut à multiplier les grammes par l’inverse des grammes par mole, soit des moles par gramme. Grâce à cette opération, on annule l’unité des grammes, ce qui nous laisse avec le nombre de moles.

Si la division des grammes par des grammes par mole nous donne le nombre de moles, alors la division de la masse par la masse molaire nous donnera le nombre de moles. Donc, pour le mercure, on doit diviser 40,2 par 201. On obtient 0,2 mole. Et pour calculer le nombre de moles d’oxygène, on doit diviser 3,2 par 16. Cela donne également 0,2 mole.

On sait maintenant que le rapport molaire entre le mercure et l’oxygène est de 0,2 pour 0,2. Mais pour déterminer la formule empirique, on a besoin du rapport de nombres entiers le plus simple. Par conséquent, il faut diviser chacune des valeurs molaires, qui sont toutes les deux 0,2, par le plus petit nombre de moles. Puisque les deux nombres sont identiques, on doit diviser chacun d’eux par eux-mêmes. 0,2 divisé par 0,2, ou en fait tout nombre divisé par lui-même, est égal à un. Donc, pour chaque atome de mercure, il y a un atome d’oxygène. Ces valeurs sont les valeurs en indice dans la formule empirique, qui serait donc Hg1O1. Mais comme généralement on n’écrit pas le chiffre un en indice, la formule empirique du composé de l’oxyde de mercure est finalement HgO.

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