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Transcription de la vidéo

Contact traducteur et professeur : the.amazing.mister.roca@gmail.com Voici un problème tiré du chapitre 4 de Chemistry & Chemical Reactivity par Kotz, Treichel et Townsend, avec l'accord des auteurs. Faisons un exemple. Un échantillon de 1,034 grammes d'acide oxalique est dissoute dans l'eau avec un indicateur coloré. L'équivalence est atteinte si l'on verse 34,47 mL d'hydroxyde de sodium à 0,485 mol/L. Quelle est la masse d'acide oxalique et son pourcentage massique ? Avant de se lancer dans l'exploitation mathématiques, réfléchissons au problème. Nous sommes en présence d'acide owalique qui se représente comme 2 groupements acide carboxylique. On a vu ces groupements. Sinon reprends les cours ou les vidéos de chimie organique. Chaque carbone est doublement lié à un oxygène, lié à un groupement -OH et bien sur à l'autre carbone. D'accord? Voici donc la molécule d'acide oxalique. L'interêt de cet acide est que c'est un diacide, il donne 2 protons. Ce proton peut partir et cet autre proton peut aussi intervenir. C'est une molécule conjuguée stable. C'est une notion que l'on verra plus tard en chimie organique. Mais la notion importante ici est bien que 2 protons peuvent partir. OK? De plus, chaque molécule d'hydroxyde de sodium se dissocie dans l'eau et on obtient en fait des ions hydroxyde qui vont pouvoir capturer les protons. Donc pour chaque molécule d'acide oxalique, il faudra 2 ions hydroxyde, un pour ce proton et un autre pour ce proton là. Ecrivons donc l'équation équilibrée de la réaction. Donc commençons par l'acide oxalique formé de 2 atomes d'hydrogène donc H2, deux atomes de carbone ,C2 et 4 d'oxygène O4. On le met en solution et ensuite on ajoute la solution d'hydroxyde de sodium. ou de soude. On a vu plus haut qu'il fallait 2 ions hydroxyde pour neutraliser l'acide oxalique. Il en faudra donc 2, toujours en solution aqueuse. Et quand la réaction se produit, l'acide perdra ses 2 protons. Donc on obtiendra ceci. Plus aucun hydrogène donc C2O4 avec 2 charges moins. L'électroneutralité de la solution sera assurée par les ions sodium qui vont de paire avec les ions hydroxyde. Donc une charge 2 moins. Que l'on écrit en exposant comme toutes les charges. Et donc les ions sodium vont avec. 2 ions sodium apportent 2 charges positives. Et donc ces molécules sont globalement neutres en s'attirant les unes les autres. On est toujours en solution aqueuse. Et donc l'ion hydroxyde capte un proton pour donner de l'eau. Donc 2 soit des moles soit des molécules, tout dépend du point de vue, d'eau. J'utilise le même orange. Donc 2 H2O. Dans chaque molécule, un atome d'hydrogène vient de l'acide oxalique et donc dans ces 2 moles d'eau les protons viennent d'une molécule d'acide oxalique. Passons aux calculs. Nous allons convertir les 34,47 mL de la solution d'hydroxyde de sodium en litres, les calculs de quantité de matière seront plus faciles que si je transformais la concentration. On a donc 34,47 milliltres de solution et il faut se rappeler que 1 litre contient 1000 millitres. Et ce qui nous donnera 34,47/1000 soit 0,03447 litres de solution d'hydroxyde de sodium à 0,485 moles par litre. Donc passons maintenant au calcul de la quantité de matière d'hydroxyde de sodium. On connait sa concentration : 0,485 mol/L que j'écris d'une autre couleur avant de continuer le calcul de la quantité de matière. Et comme n=C.V, nous n'avons plus qu'à faire le calcul. C'est du programme de seconde. En faisant le calcul, on voit bien que les litres s'annulent et on obtient bien des moles. On fait le calcul avec une calculatrice pour connaître la quantité de matière dans cette solution d'hydroxyde de sodium. Et donc le calcul 0.03447*0.485 nous donne une valeur de 0,0167175 moles. D'accord? Sachant que l'on n'a que 3 chiffres significatifs, il va falloir arrondir correctement. On gardera 0,0167 moles. En cas de questions, se rapporter aux vidéos associées sur les arrondis et les chiffres significatifs. Donc 0,0167 moles de NaOH OK? Maintenant que nous savons combien de moles d'hydroxyde de sodium réagissent entièrement avec l'acide oxalique. Il faut garder à l'esprit la stoechiométrie de la réaction : on regarde les coefficients chaque mole d'acide réagit avec 2 moles d'hydroxyde de sodium. Donc écrivons-ça. Juste ici On change la couleur pour la stoechiométrie. Donc 2 moles d'hydroxyde de sodiu, on le sait grâce à l'équation équilibrée. Puisque comme l'acide oxalique est un diacide, il lui faudra une molécule qui capte le premier proton et une autre pour le second. D'où les 2 moles pour neutraliser l'acide oxalique. Chaque mole de H2C2O4 réagit avec 2 moles de NaOH. Donc, on va diviser ce nombre par 2 Je reprends la calculatrice. Donc on va diviser 0,0167 par 2. Et on ne gardera que 3 chiffres significatifs soit 0,00835 moles d'acide oxalique. D'accord? On dispose de la quantité de matière mais il faut la masse. On va se servir de la masse molaire de l'acide oxalique. La masse molaire de l'hydrogène est la masse d'une mole d'hydrogène soit 1 g/mol. Ces valeurs viennent des masses atomiques donc la masse molaire du carbone est 12g/mol et pour l'oxygène 16g/mol On additionne pour trouver la masse molaire de l'acide. 2 atomes d'hydrogène soit 2 g/mol 2*1g/mol L'hydrogène c'est fait Pour le carbone, on en a 2 soit 24g/mol en plus 2*12 g/mol. Et enfin 4 atomes d'oxygène par molécule à 16 g/mol ça nous donne 64g/mol Soit un total de 24+64 = 88 Un peu de calcul mental... Et 88+2= 90g/mol. La masse d'une mole d'acide est de 90 grammes ou la masse molaire est 90g/mol C'est du niveau seconde. Donc finissons les calculs. Je vais écrire ici. On sait que l'on a introduit 0,00835 moles d'acide oxalique H2C2O4. C'est au début de la vidéo. Et maintenant, on connait sa masse molaire. On sait qu'elle est de 90 grammes par mole. Donc soit on se sert de m=n*M ou on fait de la proportionnalité, sachant qu'une mole a une masse de 90 grammes. C'est la définition de la masse molaire. Donc avec m=n*M, j'obtiens directement ma masse d'acide. Les termes en moles s'annulent. et on fera 0,0835*90 ce qui nous donne au final une valeur en grammes sinon voir les cours de seconde ou les vidéos associées. Soit 0.75 grammes. Attention à l'arrondi avec les chiffres significatifs. D'accord? La masse molaire n'avait pas autant de chiffres significatifs mais on en garde quand même 3 Soit une masse de 0.752 grammes On a répondu à une partie du problème à savoir la masse d'acide oxalique. La réponse est donc de 0.752 grammes d'acide oxalique. Maintenant quel est le pourcentage massique dans l'échantillon ? L'échantillon total a une masse de 1.034 grammes. Donc quel pourcentage de 1.034 représente 0.752 ? C'est une question de collège. Donc 0.752/1.034 donne 72.7% Donc la réponse à la deuxième question est 72.7% Donc l'échantillon non pur contient 72.7% en masse d'acide oxalique. Contact traducteur et professeur : the.amazing.mister.roca@gmail.com