Laboratoire sur le nombre d'avogadro
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1. ButDéterminer une valeur du nombre d'Avogadro à partir du volume d’hydrogène gazeux recueilli lors de l'électrolyse de l'eau. Vérifier la précision et l'exactitude du résultat obtenu.
2. Introduction
Une électrolyse est une réaction chimique réalisée à l’aide d’électricité. Au cours de cette séance de laboratoire, vous effectuerez l'électrolyse d'une eau rendue conductrice par l'addition d'un composé ionique (H2SO4).
Les ions H+ présents en solution réagissent à la cathode qui est négative – lieu de réduction (fil de cuivre) – de la façon suivante :
2 H+ (aq) + 2 é H2 (g) (1)
À l'anode positive – lieu d’oxydation (plaque de cuivre) – la réaction suivante a lieu :
Cu (s) Cu2+ (aq) + 2 é (2)
Dans l'expérience que vous effectuerez, la quantité d'électricité, Q, que vous utiliserez sera donnée par l'équation :
(3)
où
Q = quantité d'électricité utilisée (C) i = intensité du courant (A = C/s) t = temps de l'électrolyse (s)
Avec cette quantité d'électricité, Q, vous produirez un certain nombre de moles d’hydrogène nH2.
Calcul du nombre d'Avogadro :
Pour comprendre comment calculer le nombre d'Avogadro, NA, considérez l'équation de réduction (1) où le dihydrogène est produit :
2 H+(aq) + 2 é H2 (g)
Selon cette équation, il faut fournir une quantité d’électricité correspondant à deux moles d’électrons (2 NA) pour produire une mole de H2.
Au laboratoire, vous utiliserez une quantité d'électricité, Q, qui produira un nombre de moles d’hydrogène, nH2. On peut donc établir la relation suivante, où e est la charge de l’électron en Coulomb :
(4)
De l'équation (4), on peut isoler le nombre d'Avogadro, NA. Ce nombre représente, dans l'expérience qui est effectuée, le nombre d'électrons présents dans une mole