Chimie générale

Éditions Études Vivantes

Les calculs stœchiométriques

diaporama réalisé par Christian Louis Ph.D.

Définition du calcul stœchiométrique

Le calcul stœchiométrique permet de trouver les quantités de substances formées ou absorbées au cours d’une réaction

chimique.

Première étape du calcul stœchiométrique

Calculons la masse de H2O produite par la réaction de 10,0 g de H2 avec 99,8 g de O2.

La première étape du calcul consiste à dresser une liste des substances considérées et de trouver leur masse molaire (M) s’il y lieu.

H2 M = 2,01588 g/mol

O2 M = 31,9998 g/mol

H2O M = 18,0153 g/mol

Il n’est pas nécessaire de calculer la masse molaire si les données du problème ou les résultats obtenus sont en moles.

Deuxième étape du calcul stœchiométrique

La deuxième étape du calcul consiste à établir le nombre de moles initiales (no) des réactifs.

n o(H2) = 10,0 g mol 2,01588 g = 4,961 mol

Pour une substance pure dont on connaît la masse m,n = m/MPour une substance pure dont on connaît le volume V et la masse volumique , n = V /M

Pour une substance pure gazeuse dont on connaît le volume V, la pression P et la température T,n = PV/RT

Pour une substance en solution dont on connaît la concentration C et le volume V, n = C V

n o(O2) = 99,8 g mol 31,9988 g = 3,119 mol

Troisième étape du calcul stœchiométrique

La troisième étape du calcul consiste à établir l’équation équilibrée de la réaction et à construire une grille de calcul dont la première ligne donne les valeurs du nombre de moles initiales (no).

H2 + O2 H2O2

4,961 3,119 0no

2

Quatrième étape du calcul stœchiométrique

La quatrième étape du calcul consiste à établir le réactif limitant (celui qui n ’est pas en excès).

Si les excès ne sont pas mentionnés dans l’énoncé du problème, on calcule les valeurs de no /a où a représente le coefficient de l ’équation équilibrée.

Le réactif limitant correspond à la valeur minimum de no /a

Réactif limitant : H2

H2 + O2 H2O2

4,961 3,119 0no

2

no/a 2,480 3,119

Cinquième étape du calcul stœchiométrique

La cinquième étape du calcul consiste à établir les quantités de substances considérées dans la réaction chimique (nr).

Calculs pour une réaction

complète

Calculs pour une réaction incomplète de rendement connu

Détermination du rendement d’une

réaction incomplète

Cinquième étape pour une réaction complète

On établit les valeurs de nr en multipliant la valeur minimum de no/a par les valeurs individuelles de a.

H2 + O2 H2O2

4,961 3,119 0no

2

no/a 2,480 minimum

nr 2 x 2,480 1 x 2,480 2 x 2,480

On établit les quantités finales des substances (nf) en soustrayant ou en additionnant les valeurs de nr et de no. nf 0 0,639 4,961

On établit les masses finales des substances (mf) en utilisant les masses molaires.

Masse finale de H2O =4,961 mol x 18,0153 g /mol = 89,4 g

Autre typede calcul

Cinquième étape si le rendement est connu

On établit les valeurs de nr en multipliant la valeur minimum de no/a par les valeurs individuelles de a et par le rendement.

H2 + O2 H2O2

4,961 3,119 0no

2

no/a 2,480 minimum

nr 2,977 1,488 2,977

On établit les quantités finales des substances (nf) en soustrayant ou en additionnant les valeurs de nr et de no

nf 0 1,631 2,977

On établit les masses finales des substances (mf) en utilisant les masses molaires.

Masse finale de H2O = 2,977 mol x 18,0153 g mol = 53,6 g

Soit un rendement de 0,600 ou 60,0%

nr 2x0,600x 1x0,600x 2x0,600x 2,480 2,480 2,480

Autre typede calcul

Cinquième étape : détermination du rendement

On établit les valeurs théoriques de nr en multipliant la valeur minimum de no/a par les valeurs individuelles de a

H2 + O2 H2O2

4,961 3,119 0no

2

no/a 2,480 minimum

nr 4,961 2,480 4,961

On établit les quantités finales théoriques des substances (nf) en soustrayant ou en additionnant les valeurs de nr et de no

nf 0 0,639 4,961

On établit le rendement en divisant la quantité réelle obtenue (mol ou g) par la quantité finale théorique

% de rendement = 2,997 mol*100 = 60,4 % 4,961 mol

Si la quantité d ’eau réellement formée est de 54,0 g (2,997 mol)

nr 2 x 2,480 1 x 2,480 2 x 2,480

Autre typede calcul