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Préparation du dioxyde de carbone

CollègeChimieStœchiométrie du carbonate de calcium et de l’acide chlorhydrique avec un réactif limitant, une progression de réaction du premier ordre prédéfinie et une collecte facultative à l’aide d’une seringue à gaz idéale

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À propos de cette expérience

Placez du calcaire dans un récipient de réaction, raccordez une seringue à gaz et ajoutez de l’acide dilué. Comparez le carbonate restant, l’acide restant et le dioxyde de carbone recueilli lorsque le réactif limitant change. Lors d’un essai avec un récipient ouvert, le même gaz franchit la limite de pesée en s’échappant, au lieu d’entrer dans la seringue.

Objectifs pédagogiques

  • Utilisez le rapport réactionnel de deux parts d’acide pour une part de carbonate.
  • Identifiez le réactif limitant avant de commencer un essai.
  • Reliez la quantité de matière de produit au volume de gaz et à la masse échappée.

Comment l’utiliser

  1. 1Raccordez la seringue et effectuez l’essai prédéfini avec du calcaire et de l’acide.
  2. 2Diminuez la concentration de l’acide, répétez l’expérience et vérifiez s’il reste du calcaire.
  3. 3Augmentez la concentration de l’acide tout en maintenant constante la masse de calcaire, et observez la limite finale du produit.
  4. 4Utilisez un récipient ouvert, recommencez l’expérience et comparez la masse de gaz échappée à celle de l’essai avec la seringue à gaz.

Le modèle

Quantité limite stœchiométrique
Volume de gaz et masse échappée

Hypothèses

  • La réaction modélisée est CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O. Le calcaire est considéré comme du carbonate de calcium pur, de masse molaire égale à 100,0869 g/mol.
  • L’avancement de la réaction tend vers la quantité limite selon 1 moins exp(-0,045t), le temps étant exprimé en secondes. Les effets de la taille des particules, de l’activité de l’acide, de la passivation et de la température sur la vitesse sont exclus.
  • La seringue à gaz contient du CO₂ idéal sec à 298,15 K et à la pression sélectionnée, avec une quantité initiale d’air négligeable et sans fuite. La dissolution du CO₂ est exclue ; le recueil au-dessus de l’eau n’est donc pas modélisé.

À essayer en classe

  1. Q1Pourquoi le fait de doubler le volume d’acide peut-il ne pas doubler le volume final de gaz ?
  2. Q2Quelle masse quitte l’appareil lorsque le récipient est ouvert ?

Foire aux questions

Pourquoi la seringue ne contient-elle pas d’air au départ ?

C’est un collecteur de gaz idéal à volume nul. Le volume mort et la dilution par l’air sont délibérément exclus de ce modèle.

La présence de calcaire restant indique-t-elle que la réaction a échoué ?

Pas nécessairement. C’est le résultat attendu lorsque l’acide est le réactif limitant.