Expérience
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Aperçu
Dans cette expérience, vous pesez précisément un échantillon de magnésium métal, puis vous chauffez l’échantillon à l’air. Le magnésium métal réagit avec l’oxygène (O2) de l’air pour former de l’oxyde de magnésium. Mg + O2 ® oxyde de magnésium
Après la réaction complète de l’échantillon de magnésium, vous déterminez la masse d’oxyde de magnésium produit. A partir de ces deux masses, vous calculez la composition en pourcentage de l’oxyde de magnésium.
Calculs
Supposons que les données ci-dessous aient été enregistrées pour cette expérience (voir page 33, section I).
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Masse du magnésium |
0.3397 g |
Masse du creuset, du couvercle, du bécher |
45.7324 g |
Masse du creuset, du couvercle, du bécher, produit |
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après le premier chauffage |
46.3105 g |
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après le deuxième chauffage |
46.2995 g |
après le troisième chauffage (si effectué) |
46.2991 g |
Notez que l’expérience vous demande de déterminer dans un petit bécher la masse initiale de magnésium métal prélevée. La masse de magnésium enregistrée pour la page 33, section I, partie (a) doit être uniquement la masse du magnésium métal lui-même (sans inclure la masse du bécher dans lequel la détermination de la masse a été faite). Votre réponse doit se situer entre 0,3 et 0,4 g (si vous avez un chiffre plus élevé que cela, vous incluez la masse du bécher). Les masses enregistrées à la page 33 dans la section I, partie (c) incluent la masse des récipients (la masse des récipients vides est enregistrée dans la section I, partie (b)). Notez que toutes les masses doivent être déterminées avec quatre décimales sur la balance électronique : cela donne généralement 6 chiffres significatifs lorsque les masses des récipients sont incluses, ce qui permet de déterminer les masses du magnésium et de l’oxyde de magnésium avec quatre chiffres significatifs.
Page 33 Partie II
a. Masse du produit
La masse du produit à utiliser dans tous les calculs ultérieurs est basée sur la masse finale du creuset/bécher et de son contenu (après que tous les chauffages aient été effectués) moins la masse du récipient vide (avant que le magnésium n’y soit mis). Pour les données indiquées ci-dessus, calculez la masse du produit, puis cliquez ici pour vérifier votre réponse.
b. Masse d’oxygène réagi
Puisque le produit de votre réaction devrait être de l’oxyde de magnésium pur (contenant du magnésium et de l’oxygène), et que le matériau initial prélevé était du magnésium élémentaire pur, la masse d’oxygène réagi devrait juste être la différence entre ces deux masses. En utilisant les données ci-dessus, calculez la masse de dioxygène ayant réagi avec l’échantillon de magnésium prélevé, puis cliquez ici pour vérifier votre réponse.
c. Moles de magnésium réagi
Le nombre de moles de magnésium réagi est basé sur la masse de magnésium prise et la masse molaire du magnésium (24,31 g par mole de Mg). Pour les données ci-dessus, calculez le nombre de moles de magnésium ayant réagi, puis cliquez ici pour vérifier votre réponse.
d. Moles de dioxygène ayant réagi
Le nombre de moles d’atomes de dioxygène contenus dans 0,2270 g de dioxygène (calculé ci-dessus) est calculé en utilisant la masse atomique du dioxygène (16,00 g par mole). Notez que les atomes d’oxygène se trouvent dans MgO individuellement….not sous forme de molécules de O2. Calculez le nombre de moles d’atomes d’oxygène contenus dans 0,2270 g d’oxygène, puis cliquez ici pour vérifier votre réponse.
e. Rapport des moles d’atomes de Mg aux moles d’atomes d’O
La formule empirique représente le plus petit rapport en nombre entier des types d’atomes d’un composé. Sur des bases expérimentales, nous avons constaté que 0,01397 moles de magnésium s’est combiné avec 0,01419 moles d’oxygène. Cela signifie que le nombre d’atomes d’oxygène qui se sont combinés par atome de magnésium est donné par le ratio
f. Formule empirique (petits nombres entiers)
Puisque nous ne pouvons pas avoir « 1,016 » atomes d’oxygène, et qu’il y a une erreur expérimentale dans toute entreprise, nous arrondissons ce rapport au nombre entier un. Ce composé contient un atome d’oxygène pour chaque atome de magnésium, et sa formule empirique est donc simplement MgO.
g. % expérimental de Mg (en masse) dans le produit
Le pourcentage de magnésium (en masse) est basé sur la masse de magnésium prise et la masse de produit qui en a résulté. Pour les données ci-dessus, calculez le pourcentage de magnésium (en masse) déterminé dans l’expérience, puis cliquez ici pour vérifier votre réponse.
h. Formule réelle de l’oxyde de magnésium (basée sur les nombres d’oxydation)
Dans l' » Atelier de nomenclature « , vous vous êtes exercés à écrire les formules des composés, et dans de nombreux cas, vous avez pu utiliser l’emplacement d’un élément représentatif donné dans le tableau périodique pour déterminer la charge de l’ion que l’élément formerait dans les composés. Le magnésium étant un élément du groupe 2A, il forme des ions +2 : Mg2+. L’oxygène étant un élément du groupe 6A, il forme des ions -2 : O2-. Donc, en fonction de ces charges, nous pourrions prédire que la formule de l’oxyde de magnésium devrait être MgO (un ion +2 combiné à un ion -2).
i. % théorique de Mg en masse
Sur la base de la formule prédite de l’oxyde de magnésium (partie h ci-dessus), nous pouvons calculer le pourcentage « théorique » en masse de magnésium dans l’oxyde de magnésium.
Masse molaire de MgO = 24,31 g + 16,00 g = 40.31 g
j. Erreur en pourcentage de magnésium
Ceci compare votre valeur expérimentale pour le %Mg avec le % Mg théorique basé sur la vraie formule . Si vous avez fait votre expérience très soigneusement, ce nombre devrait être inférieur à 1%. Pour les données ci-dessus
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Le signe moins dans l’erreur montre que mon résultat était légèrement inférieur à la valeur réelle.
Questions
Nous ne pouvons pas fournir les réponses à votre place, mais voici quelques « conseils utiles ».
- Lorsque la question parle d’oxygène « élémentaire », il s’agit de la forme sous laquelle l’oxygène se trouve dans l’atmosphère.
- Quand les questions disent azote « élémentaire », cela fait référence à la forme sous laquelle l’azote se trouve dans l’atmosphère.
- Cette équation est écrite en fonction de ce que vous avez fait aux étapes 7 et 8 de la procédure (qu’avez-vous ajouté au creuset à ce stade ? ?) et des informations données dans la question elle-même.
- Avec ce genre de question, envisagez la situation la plus extrême. Supposons que vous ayez trois échantillons de magnésium de 1,000 g. Supposons que vous chauffiez un échantillon de magnésium dans de l’oxygène pur de façon à le transformer complètement en oxyde de magnésium (sans vous soucier de la présence de nitrure de magnésium. Quel est le % de Mg dans ce produit ? Supposons que vous chauffiez un autre échantillon de magnésium dans de l’azote pur pour le convertir complètement en nitrure de magnésium. Quel serait le pourcentage de Mg dans ce produit ? Supposons que vous chauffiez le troisième échantillon dans l’air, qui est un mélange de magnésium et d’oxygène, et que vous découvriez que le produit est principalement de l’oxyde de magnésium, mais qu’il est contaminé par une petite quantité de nitrure de magnésium ? Comment le % de Mg de ce mélange d’oxyde de magnésium et de nitrure de magnésium se comparerait-il au % de Mg dans le MgO pur et au % de Mg dans le Mg3N2 pur ??
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