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 2 sur 5 : Confirmer la masse atomique et identifier les fluorures

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n(\ce{Xe}) = \dfrac{pV}{RT} = 2.17\times 10^{-3}\ \text{mol};\quad M = \dfrac{0.4500}{2.17\times 10^{-3}} = 207.4\ \text{g mol}^{-1} \;\Rightarrow\; \ce{XeF4}

Analyse

Le volume de gaz libéré donne $n(\ce{Xe}) = 2.17\times 10^{-3}$ mol, d'où $M(\text{C}) = 0.450 / 2.17\times 10^{-3} = 207.4$ g mol $^{-1}$ . Avec 36,7 % de F, $m(\ce F) = 76.1$ g mol $^{-1}$ correspond à 4 atomes de fluor, donnant $M(\ce{Xe}) = 207.4 - 76.1 = 131.3$ g mol $^{-1}$ et C = $\ce{XeF4}$ . Les 46,5 % de F dans D donnent $\ce{XeF6}$ , B est $\ce{XeF2}$ , et E est $\ce{XeF(OSO2F)}$ .