Correction exercice 4 :

1. Equation bilan modélisant la transformation chimique :

 

CxHyOz + (x+y/4-z/2) O2  → x CO2 + (y/2) H2O

 

2. Calcul de la quantité de matière du composé organique :

 

n = m / M        avec n : la quantité de matière du composé organique étudié

                               m : la masse de l'échantillon du composé organique étudié

                               M : la masse molaire moléculaire du composé organique étudié

 

n = 0,230 / 46,0

n = 5.10-3 mol

 

La quantité de matière présente dans l'échantillon de matière organique est de 5.10-3 mole.

 

3. Expression de la quantité de matière de dioxyde de carbone en fonction de x et de la quantité de matière d'eau en fonction de y :

 

On réalise un tableau d'avancement. On note la variable avancement "a".

 

Equation chimique

CxHyOz + (x+y/4-z/2) O2 → x CO2 + (y/2) H2O
Etat du système Avancement (en mol)

Quantités de matière (en mol)
Etat initial 0 5.10-3   0 0
Etat intermédiaire a 5.10-3 - a   0 + x a 0 + (y/2) a
Etat final amax = 5.10-3 0   5.10-3 x 2,5.10-3 y

 

Soit n(CO2) la quantité de matière de dioxyde de carbone et n(H2O) la quantité de matière d'eau,

 

n(CO2) = 5.10-3 x

n(H2O) = 2,5.10-3 y

 

 

4. Détermination de la formule brute du composé organique étudié :

 

Pour commencer, on détermine les quantités de matière de dioxyde de carbone et d'eau formés au cours de la transformation chimique.

 

Soit n(CO2) la quantité de matière de dioxyde de carbone, m(CO2) la masse de dioxyde de carbone et M(CO2) la masse molaire moléculaire du dioxyde de carbone,

n(CO2) = m(CO2) / M(CO2)

n(CO2) = 0,440 / (12,0 + 2 * 16,0)

n(CO2) = 1.10-2 mol

 

Soit n(H2O) la quantité de matière d'eau, m(H2O) la masse d'eau et M(H2O) la masse molaire moléculaire de l'eau,

n(H2O) = m(H2O) / M(H2O)

n(H2O) = 0,270 / (2 * 1,0 + 16,0)

n(H2O) = 1,5.10-2 mol

 

En utilisant les résultats de la troisième question, on obtient :

 

5.10-3 x = 1.10-2

x = 1.10-2 / 5.10-3

x = 2

2,5.10-3 y = 1,5.10-2

y = 1,5.10-2 / 2,5.10-3

y = 6

 

Il reste encore à déterminer la valeur de z.

 

Soit M la masse molaire moléculaire du composé organique, MC la masse molaire atomique du carbone, MH la masse molaire atomique de l'hydrogène et MO la masse molaire atomique de l'oxygène,

 

M = x MC + y MH + z MO

z = (M - x MC - y MH) / MO

z = (46,0 - 2 * 12,0 - 6 * 1,0) / 16,0

z = 1

 

La formule brute du composé chimique étudié est donc C2H6O.

 

 

5. Pourcentage en masse de chaque éléments présent dans le composé organique étudié :

 

Nous avons vu dans l'exercice 2 que : %C = (x * MC) / M * 100

%C = (2 * 12,0) / 46,0 *100

%C = 52,2

 

On a de même : %H = (y * MH) / M *100

%H = (6 * 1,0) / 46,0 * 100

%H = 13

 

On a de même : %O = (z * MO) / M * 100

%O = (1 * 16,0) / 46,0 * 100

%O = 34,8

 

Le composé organique étudié contient 52,2% de carbone en masse, 13% d'hydrogène en masse et 34,8% d'oxygène en masse.

 

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© Olivier STOCK