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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 HOSOX2F\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 cm3^3 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, OX2\ce{O2} et HF ; C s'hydrolyse en A, OX2\ce{O2} (rapport molaire 4 : 3), AOX3\ce{AO3} aqueux et HF ; D s'hydrolyse en AOX3\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 cm3^3 de gaz à 290 K et 100 kPa contenant 40,0 % d'OX2\ce{O2} en volume. Le AOX3\ce{AO3} dissous est titré par FeSOX4\ce{FeSO4} 0,100 M, nécessitant 36,0 cm3^3 (FeX2+\ce{Fe^{2+}} est oxydé en FeX3+\ce{Fe^{3+}} et AOX3\ce{AO3} est réduit en A). Calculer la composition molaire du mélange initial de B, C, D.
Étape 5 sur 5 : Résoudre pour XeF6 et pourcentages molaires
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n(XeOX3)=16n(FeX2+)=6.00×10−4 mol;c=6.00×10−4−13b=1.00×10−4 moln(\ce{XeO3}) = \tfrac{1}{6}n(\ce{Fe^{2+}}) = 6.00\times 10^{-4}\ \text{mol};\quad c = 6.00\times 10^{-4} - \tfrac{1}{3}b = 1.00\times 10^{-4}\ \text{mol}
Analyse

La réduction 6 FeX2++XeOX3+3 HX2O→6 FeX3++Xe+6 OHX−\ce{6Fe^{2+} + XeO3 + 3H2O -> 6Fe^{3+} + Xe + 6OH^-} requiert 6 FeX2+\ce{Fe^{2+}} par XeOX3\ce{XeO3}, donc n(XeOX3)=(0.100×36.0×10−3)/6=6.00×10−4n(\ce{XeO3}) = (0.100 \times 36.0\times 10^{-3})/6 = 6.00\times 10^{-4} mol. Comme XeOX3\ce{XeO3} provient de (1/3)b+c(1/3)b + c, c=n(XeFX6)=6.00×10−4−5.00×10−4=1.00×10−4c = n(\ce{XeF6}) = 6.00\times 10^{-4} - 5.00\times 10^{-4} = 1.00\times 10^{-4} mol. Le mélange contient 0.500.50 mmol de XeFX2\ce{XeF2} (23,8 %), 1.501.50 mmol de XeFX4\ce{XeF4} (71,4 %), 0.100.10 mmol de XeFX6\ce{XeF6} (4,8 %).