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 4 sur 5 : Résoudre pour XeF2 et XeF4

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\begin{cases} a + \tfrac{2}{3}b = 1.50\times 10^{-3} \\ \tfrac{1}{2}a + \tfrac{1}{2}b = 1.00\times 10^{-3} \end{cases} \;\Rightarrow\; a = 0.50\times 10^{-3},\ b = 1.50\times 10^{-3}\ \text{mol}

Analyse

Le gaz total vaut $n = (100\times 10^3 \times 60.2\times 10^{-6}) / (8.314 \times 290) = 2.50\times 10^{-3}$ mol, dont $n(\ce{O2}) = 1.00\times 10^{-3}$ mol et $n(\ce{Xe}) = 1.50\times 10^{-3}$ mol. Avec $a = n(\ce{XeF2})$ et $b = n(\ce{XeF4})$ : $a + b = 2.00\times 10^{-3}$ et $a + (2/3)b = 1.50\times 10^{-3}$ , ce qui donne $a = 0.50$ mmol et $b = 1.50$ mmol.