Masse d'azide de sodium dans un airbag

Avant de faire cet exercice, il est conseillé de faire l'exercice sur la chimie de l'airbag.

Les airbags côté conducteur ont une capacité de 35 à 70 litres. Un constructeur automobile commande des airbags de capacité de 56 litres. Pour gonfler des airbags ayant cette capacité, il faut produire 56 litres de diazote. Quelle masse d'azide de sodium faut-il utilisé pour produire les 56,0 litres de diazote ,dans les conditions normales de température et de pression (C.N.T.P.), nécessaire pour gonfler l'airbag ?

I. Les transformations chimiques produisant du diazote  :

Ajuster les nombres stoechiométriques des équations traduisant ces transformations chimiques :

NaN3 à  Na + N2

Na + KNO3 à  K2O + Na2O + N2

 

II. Relation entre la quantité de matière de diazote formée et la quantité de matière d'azide de sodium présente au départ :

Les tableaux d'avancement se remplissent automatiquement avec les réponses des questions qui les suivent.

Equation chimique

          NaN3        à          Na         +              N2

Etat du système Avancement Quantité de matière de l'azide de sodium Quantité de matière de sodium Quantité de matière de diazote
Etat inital n(NaN3)
En cours de transformation x n(NaN3) - x x x
Etat final xmax =
n(NaN3) /
n(NaN3) /  n(NaN3) / 

Quel est la valeur de l'avancement à l'état initial ?     

Quelle est la quantité de matière de sodium à l'état initial ?     

Quelle est la quantité de matière de diazote à l'état initial ?     

Quelle est la quantité de matière d'azide de sodium en cours de transformation ?  n(NaN3) -  x 

Quelle est la quantité de matière de sodium en cours de transformation ?    x 

Quelle est la quantité de matière de diazote en cours de transformation ?    

Quelle est la quantité de matière d'azide de sodium à l'état final ?     

En déduire la valeur de l'avancement maximum.   xmax = n(NaN3) /   

Quelle est la quantité de matière de sodium à l'état final ?   n(NaN3) /   

Quelle est la quantité de matière de diazote à l'état final ?    n(NaN3) /  

Equation chimique   Na  +  KNO3 à  K2O  +  Na2O  + N2
Etat du système Avancement Quantité de matière de sodium Quantité de matière de nitrate de potassium Quantité de matière d'oxyde de sodium Quantité de matière d'oxyde de potassium Quantité de matière de diazote
Etat inital n(NaN3) -- -- --
En cours de transformation x n(NaN3) - x -- -- -- x
Etat final xmax  =
n(NaN3) /
-- -- -- n(NaN3) / 

Quel est la valeur de l'avancement à l'état initial ?     

Quelle est la quantité de matière de sodium à l'état initial ?    n(NaN3) 

Quelle est la quantité de matière de diazote à l'état initial ?     

Quelle est la quantité de matière de sodium en cours de transformation ?   n(NaN3) -  

Quelle est la quantité de matière de diazote en cours de transformation ?   x  

Quelle est la quantité de matière de sodium à l'état final ?     

En déduire la valeur de l'avancement maximum.   n(NaN3) /   

Quelle est la quantité de matière de diazote à l'état final ?   n(NaN3) /  

La quantité de matière de diazote permettant le gonflement de l'airbag provient des deux transformations chimiques précédentes. On a donc : n(N2) =  n(N2)transformation1 +  n(N2)transformation2

Exprimer la quantité de matière de diazote formée en fonction de la quantité de matière d'azide de sodium présente au départ.

n(N2) = ( n(NaN3) / ) + ( n(NaN3) / )

n(N2) = ( n(NaN3) / 10) + ( n(NaN3) / 10)

n(N2) = n(NaN3) / 10

n(N2) = n(NaN3) / 5

 

III. Quantité de matière de diazote nécessaire pour gonfler l'airbag dans les conditions normales de température et de pression :

Dans les conditions normales de température et de pression (C.N.T.P.) le volume molaire (Vm) est de 22,4 L/mol.

Quelle est la quantité de matière de diazote nécessaire pour gonfler l'airbag d'une capacité de 56,0 litres ?

mol

 

IV. Quantité de matière d'azide de sodium nécessaire pour permettre le gonflement de l'airbag :

Quelle est la quantité de matière d'azide de sodium necéssaire pour produire la quantité de diazote permettant le gonflement de l'airbag ? (Utiliser les résultats des questions II. et III.) Exprimer le résultat avec 3 chiffres significatifs.

mol

 

V. Masse d'azide de sodium nécessaire pour permettre le gonflement d'un airbag de 56 litres :

Sachant que la masse molaire moléculaire de l'azide de sodium M(NaN3) est de 65,0 g/mol, quelle est la masse d'azide de sodium à utiliser dans cet airbag ? Exprimer le résultat avec 3 chiffres significatifs.

g

 

Résultat :

 

 

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© Olivier STOCK