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Réponse :
Pour résoudre cet exercice, suivons les étapes demandées :
1. a) Écrire la réaction chimique modélisant cette transformation chimique
Lorsque le magnésium (\( \text{Mg} \)) réagit avec l'acide chlorhydrique (\( \text{HCl} \)), il se forme du dihydrogène (\( \text{H}_2 \)) gazeux et des ions magnésium (\( \text{Mg}^{2+} \)) et chlorure (\( \text{Cl}^- \)). La réaction peut être écrite comme suit :
\[ \text{Mg}(s) + 2\text{HCl}(aq) \rightarrow \text{Mg}^{2+}(aq) + 2\text{Cl}^-(aq) + \text{H}_2(g) \]
### 1. b) Établir l'équation ajustée de la réaction. Quelles règles devez-vous respecter ?
L'équation ajustée de la réaction est :
\[ \text{Mg}(s) + 2\text{HCl}(aq) \rightarrow \text{Mg}^{2+}(aq) + 2\text{Cl}^-(aq) + \text{H}_2(g) \]
Pour ajuster une équation chimique, les règles à respecter sont :
- Conservation des masses : le nombre d'atomes de chaque élément doit être le même des deux côtés de l'équation.
- Conservation de la charge : la somme des charges doit être la même des deux côtés de l'équation.
Dans cette équation, on voit :
- 1 atome de magnésium de chaque côté.
- 2 atomes d'hydrogène de chaque côté.
- 2 atomes de chlore de chaque côté.
- La charge totale est nulle des deux côtés.
### 2. Identifier le réactif limitant. Est-ce en accord avec les observations expérimentales ?
Pour identifier le réactif limitant, calculons les moles de réactifs disponibles :
Quantité initiale de \(\text{Mg} \) :
\[ n_i(\text{Mg}) = 2,0 \times 10^{-2} \text{ mol} \]
Quantité initiale de \( \text{H}^+ \) (provenant de \( \text{HCl} \)) :
\[ n_i(\text{H}^+) = 5,0 \times 10^{-2} \text{ mol} \]
La réaction montre que 1 mole de \(\text{Mg}\) réagit avec 2 moles de \(\text{HCl}\). Donc, pour consommer complètement 2,0 \times 10^{-2} moles de \(\text{Mg}\), il faut :
\[ 2 \times 2,0 \times 10^{-2} = 4,0 \times 10^{-2} \text{ mol} \text{ de } \text{H}^+ \]
Comparons cette quantité à la quantité initiale de \(\text{H}^+ \) disponible :
\[ n_i(\text{H}^+) = 5,0 \times 10^{-2} \text{ mol} \]
Puisque \( 5,0 \times 10^{-2} \text{ mol} \) de \( \text{H}^+ \) est plus grande que \( 4,0 \times 10^{-2} \text{ mol} \) nécessaire pour réagir complètement avec \(\text{Mg} \), le réactif limitant est \(\text{Mg} \).
Accord avec les observations expérimentales :
Les tests d'identification montrent la présence d'ions magnésium (\( \text{Mg}^{2+} \)) et d'ions chlorure (\( \text{Cl}^- \)), ce qui est attendu car \(\text{Mg} \) est le réactif limitant. La présence de ces ions signifie que l'acide chlorhydrique n'a pas été entièrement consommé, ce qui explique aussi pourquoi le pH de la solution est inférieur à 7 (solution acide).
Donc, les observations expérimentales sont en accord avec le fait que \(\text{Mg}\) est le réactif limitant.
Explications :