Problème 2

Le chauffage d'un mélange de l'élément A et de fluor (rapport molaire 1 : 9, pression ~1 MPa) à 900 °C donne trois produits cristallins B, C, D (fondant tous en-dessous de 150 °C). La teneur en fluor de C est 36,7 % et celle de D 46,5 % en masse. La réaction de B avec

\ce{HOSO2F}

anhydre à -75 °C donne E + HF ; les cartes de densité électronique de E aux rayons X présentent des maxima de 52, 58, 104 et 350, à peu près proportionnels aux numéros atomiques. 2.1 Attribuer ces maxima aux éléments de E (F, O, S, A) et déterminer le numéro atomique et l'identité de A. 2.2 En traitant 450,0 mg de C par un excès de mercure, on libère 53,25 cm

^3

de gaz A à 101,0 kPa et 25 °C. Calculer la masse atomique relative de A et identifier B, C, D et E. 2.3 L'hydrolyse dans l'eau s'effectue comme suit : B s'hydrolyse en A,

\ce{O2}

et HF ; C s'hydrolyse en A,

\ce{O2}

(rapport molaire 4 : 3),

\ce{AO3}

aqueux et HF ; D s'hydrolyse en

\ce{AO3}

aqueux et HF. Écrire les trois équations d'hydrolyse équilibrées. 2.4 L'hydrolyse quantitative d'un mélange de B, C, D donne 60,2 cm

^3

de gaz à 290 K et 100 kPa contenant 40,0 % d'

\ce{O2}

en volume. Le

\ce{AO3}

dissous est titré par

\ce{FeSO4}

0,100 M, nécessitant 36,0 cm

^3

(

\ce{Fe^{2+}}

est oxydé en

\ce{Fe^{3+}}

\ce{AO3}

est réduit en A). Calculer la composition molaire du mélange initial de B, C, D.

Étape 1 sur 5 : Identifier l'élément A par la densité électronique

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Intuition

Les facteurs de diffusion des rayons X sont proportionnels au nombre d'électrons, donc le rapport pic/Z doit être le même pour tous les atomes de la maille.

\dfrac{52}{8\,(\ce O)} \approx \dfrac{58}{9\,(\ce F)} \approx \dfrac{104}{16\,(\ce S)} \approx 6.5 \;\Rightarrow\; Z_A = \dfrac{350}{6.5} \approx 54 \;(\ce{Xe})

Analyse

Les trois atomes légers ont des rapports $52/8 = 6.5$ , $58/9 = 6.44$ , $104/16 = 6.5$ ; diviser le grand pic par cette constante donne $Z_A = 350 / 6.48 = 54$ , qui identifie uniquement le xénon (Xe).