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Vidéo de question : Déterminer la formule empirique d’un sel hydraté compte tenu de la masse de l’échantillon avant et après le chauffage Chimie

Un étudiant tente de déterminer le nombre de molécules d’eau dans le CoSO₄⋅𝑥H₂O hydraté, où 𝑥 est un entier. L’élève pèse un échantillon du composé et le chauffe jusqu’à ce que la masse reste constante. En utilisant les résultats de l’expérience ci-dessous, déterminez la valeur de 𝑥. [Co = 59 g/mol, S = 32 g/mol, O = 16 g/mol, H = 1 g/mol]

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Transcription de vidéo

Un étudiant tente de déterminer le nombre de molécules d’eau dans le CoSO4⋅𝑥H2O hydraté, où 𝑥 est un entier. L’élève pèse un échantillon du composé et le chauffe jusqu’à ce que la masse reste constante. En utilisant les résultats de l’expérience ci-dessous, déterminez la valeur de 𝑥. La masse molaire du cobalt est de 59 grammes par mole, celle du soufre est de 32 grammes par mole, celle de l’oxygène est de 16 grammes par mole et celle de l’hydrogène est d’un gramme par mole.

Dans cette question, on nous dit que nous avons un échantillon de sulfate de cobalt(II) hydraté. Le mot hydraté nous indique que nous avons un sel hydraté. Un sel hydraté est une substance qui contient de l’eau de cristallisation. L’eau de cristallisation est la présence de molécules d’eau dans la structure d’un cristal. Nous pouvons voir à partir de la formule chimique que pour chaque unité de sulfate de cobalt(II) dans la structure cristalline, il y a 𝑥 molécules d’eau qui lui sont associées.

Notre travail dans cette question est de trouver le coefficient de H2O, qui est représenté par 𝑥. Une façon de déterminer la quantité d’eau de cristallisation consiste à utiliser la gravimétrie par volatilisation, qui est une méthode d’analyse de masse utilisant l’énergie thermique ou chimique pour séparer des substances afin de mesurer les masses de leurs constituants.

Dans la question, on nous dit que le sel hydraté est chauffé jusqu’à ce que sa masse reste constante. En regardant le tableau de données, nous pouvons clairement voir que la masse de l’échantillon a diminué après le chauffage. L’élève commence avec 4,97 grammes de sel hydraté. Après chauffage, il reste 2,74 grammes de sel anhydre. La perte de masse est due au fait que l’eau a été éliminée lors du chauffage. La masse d’eau perdue peut être calculée comme la différence entre la masse de l’échantillon avant le chauffage et la masse de l’échantillon après le chauffage.

Après avoir substitué les valeurs des masses du tableau, nous obtenons 4,97 grammes moins ,.74 grammes, ce qui équivaut à 2,23 grammes. Par conséquent, 2,23 grammes d’eau ont été perdus pendant le chauffage.

Maintenant, afin de déterminer la valeur de 𝑥, nous devons déterminer le rapport entre le nombre de moles d’eau et le nombre de moles de sulfate de cobalt(II), ou CoSO4. Commençons par convertir 2,23 grammes d’eau en moles d’eau. Et après cela, nous pouvons convertir 2,74 grammes de CoSO4 en moles de CoSO4.

Dans ces deux étapes, nous pouvons utiliser la formule suivante, où 𝑛 est le nombre de moles, 𝑚 minuscule est la masse en grammes et 𝑀 majuscule est la masse molaire en grammes par mole. Commençons par calculer la masse molaire de l’eau, que l’on peut trouver en additionnant la masse molaire moyenne de l’oxygène à deux fois la masse molaire moyenne de l’hydrogène. La masse molaire de l’eau est donc de 18 grammes par mole. Nous savons que la masse d’eau perdue est de 2,23 grammes. Nous devons la diviser par 18 grammes par mole. Le résultat donne environ 0,124 mole d’eau.

Maintenant, répétons ce procédé pour CoSO4. La masse molaire de CoSO4 peut être calculée en additionnant la masse molaire moyenne du cobalt, du soufre et quatre fois la masse molaire moyenne de l’oxygène. Par conséquent, la masse molaire de CoSO4 est de 155 grammes par mole.

Maintenant, nous pouvons trouver le nombre de moles de CoSO4 en divisant 2,74 grammes par 155 grammes par mole. Le résultat est d’environ 0,0177 mole de CoSO4. Pour déterminer le rapport en nombre entier des moles de CoSO4 par moles d’eau, nous devons diviser les deux côtés de notre rapport par la plus petite quantité de moles, qui est d’environ 0,0177 moles. Le rapport obtenu est une mole de CoSO4 pour environ 7,0083 moles d’eau. Cependant, 𝑥 doit être un entier. Par conséquent, puisque 7,0083 se situe environ à un dixième du nombre entier sept, le rapport final est une mole de CoSO4 pour sept moles d’eau.

En conclusion, le rapport entre le sulfate de cobalt(II) et l’eau dans le sel hydraté est de un pour sept. Par conséquent, la formule chimique du sulfate de cobalt(II) hydraté est CoSO4⋅7H2O et la valeur de 𝑥 est sept.

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