Transformation totale ou non ? - Exercice 9

On introduit un morceau de magnésium \(\mathrm{Mg(s)}\) dans un volume de solution d'acide chlorhydrique \(\mathrm{(H^+(aq);C\ell^-(aq))}\), suivant le protocole décrit ci-dessous. La réaction entraîne l'oxydation du magnésium et la création de dihydrogène \(\mathrm{H_2(g)}\) selon l'équation suivante :  \(\mathrm{Mg(s)+2\ H^+(aq)\longrightarrow Mg^{2+}(aq)+H_2(g)}\)

Données

• Volume molaire dans les CNTP : `V_m=24\ "L"\cdot "mol"^{-1}`
  
• Masse molaire : `M("Mg")=24,0\ "g"\cdot "mol"^{-1}`

Protocole expérimental

• Peser `0,12\ "g"` de magnésium.
• Verser un volume \(V=50,0\ \mathrm{mL}\) d'une solution d'acide chlorhydrique de concentration \(C=1,0\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}\), dans un ballon bicol.
• Mettre en place le dispositif de récupération du gaz, comme montré sur le schéma ci-dessous.
• Introduire à \(t=0\) le magnésium dans le ballon et boucher immédiatement.
• Lancer le chronomètre et noter le volume de gaz dégagé toutes les 5 à 10 secondes jusqu’à stabilisation.
  

Schéma de la manipulation

Évolution du volume de dihydrogène au cours du temps

1. Identifier, en justifiant, les couples oxydant/réducteur mis en jeu lors de cette réaction d'oxydoréduction.

2. Calculer les quantités de matière initiales des réactifs.

3. Identifier, en justifiant, le réactif limitant, dans le cas où la transformation est considérée comme totale.

4.a. Déterminer graphiquement la valeur du volume de dihydrogène à l'état final, c'est-à-dire au moment où sa valeur n'évolue plus.
4.b. En déduire la valeur de \(x_f\).

5. Indiquer, en justifiant, si la transformation étudiée est totale ou non.