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Vidéo de question : Utiliser la stœchiométrie pour déterminer la formule chimique du chlorure de titane Chimie

Le titane métallique peut être produit en faisant réagir du chlorure de titane avec du magnésium métallique. La réaction produit également du chlorure de magnésium (MgCl₂). La formule du chlorure de titane pourrait être TiCl, TiCl₂, TiCl₃ ou TiCl₄. Si 6,1 kg de magnésium produisent 6,0 kg de titane, quelle est la formule correcte pour le chlorure de titane dans cette réaction ? (Ti = 48 g/mol ; Mg = 24 g/mol ; Cl = 35,5 g/mol)

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Transcription de vidéo

Le titane métallique peut être produit en faisant réagir du chlorure de titane avec du magnésium métallique. La réaction produit également du chlorure de magnésium, MgCl2. La formule du chlorure de titane pourrait être TiCl, TiCl2, TiCl3 ou TiCl4. Si 6,1 kilogrammes de magnésium produisent 6,0 kilogrammes de titane, quelle est la formule correcte pour le chlorure de titane dans cette réaction ? La masse molaire du titane est de 48 grammes par mole, celle du magnésium est de 24 grammes par mole et celle du chlore est de 35,5 grammes par mole.

Afin de résoudre ce problème, commençons par écrire une équation chimique pour la réaction. Dans la première phrase de la question, nous pouvons voir que les réactifs sont le chlorure de titane et le magnésium métallique. Comme dans cette question, nous ne connaissons pas la formule chimique exacte du chlorure de titane, écrivons 𝑥 après Cl dans la formule. Le symbole chimique du magnésium métallique est Mg. Selon la question, les produits de la réaction sont le titane métallique et le chlorure de magnésium.

Le symbole chimique du titane est Ti. Et on nous donne la formule chimique du chlorure de magnésium, qui est MgCl2. Comme nous ne connaissons pas la formule chimique du premier réactif, le chlorure de titane, nous ne pouvons pas encore équilibrer notre équation. Cependant, nous savons que lorsque 6,1 kilogrammes de magnésium réagissent, 6,0 kilogrammes de titane sont produits. Nous travaillons généralement avec les grammes comme unités de masse dans les problèmes de stœchiométrie. Alors, allons-y et convertissons chaque masse en grammes. Nous pouvons le faire en prenant la masse en kilogrammes et en la multipliant par 1 000 grammes par kilogramme. Cela nous donne 6 100 grammes de magnésium et 6 000 grammes de titane.

Maintenant, si nous convertissions la masse de magnésium et de titane en moles, alors nous pourrions déterminer le rapport molaire entre le magnésium et le titane et commencer à équilibrer l’équation chimique. Le rapport molaire est le rapport de la quantité en moles de deux substances impliquées dans une réaction chimique. La quantité de moles de chaque substance est représentée par les coefficients stœchiométriques utilisés pour équilibrer l’équation.

Pour convertir des grammes de magnésium en moles de magnésium, nous devons diviser par la masse molaire moyenne de magnésium fournie dans le problème, qui est de 24 grammes par mole. Après avoir divisé et arrondi au nombre entier le plus proche, le résultat est de 254 moles de magnésium. Pour convertir des grammes de titane en moles de titane, nous allons diviser par la masse molaire moyenne de titane fournie dans le problème, qui est de 48 grammes par mole. Après avoir divisé et arrondi au nombre entier le plus proche, le résultat est de 125 moles de titane.

Maintenant, écrivons le rapport molaire magnésium : titane. Nous pouvons commencer par écrire le rapport 254 : 125. Ensuite, divisons les deux côtés de notre rapport par la plus petite quantité de moles, qui est de 125. Après avoir divisé et arrondi au nombre entier le plus proche, le rapport réduit est de deux pour un. Maintenant, nous pouvons écrire un coefficient de deux devant le magnésium et un coefficient de un devant le titane dans notre équation. Cependant, un coefficient de un en chimie est supposé, et nous n’avons donc pas besoin de l’écrire. Maintenant, équilibrons le reste de l’équation chimique.

Voyons d’abord le nombre d’atomes de magnésium. Du côté des réactifs de l’équation, il y a deux atomes de magnésium. Et du côté des produits, il n’y a qu’un seul atome de magnésium. Par conséquent, nous devrons écrire un coefficient de deux devant le chlorure de magnésium. Maintenant, équilibrons les atomes de titane. Du côté des produits, nous savons qu’il n’y a qu’un seul atome de titane. Par conséquent, le coefficient devant le chlorure de titane du côté des réactifs doit également être égal à un.

Enfin, équilibrons les atomes de chlore. Du côté des produits, il y a au total deux fois deux, soit quatre atomes de chlore. Du côté des réactifs, comme nous savons qu’il y a un coefficient de un devant le chlorure de titane, cela signifie que le 𝑥 dans la formule du chlorure de titane doit être quatre.

Par conséquent, la formule chimique correcte du chlorure de titane dans la réaction décrite dans cette question est TiCl4.

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