La réaction chimique et son bilan

A. Luttringer

Exemple 1 :On fait brûler 1 mole de carbone C dans 3 mol de dioxygène O2. Il se forme du CO2.

1 ) Compléter le tableau ci-dessous.

Équation bilan C + O2 CO2

Quantités de matière ( mol) nC n(O2)

n(CO2)

Etat initial 1 3 0

2 ) Compléter le tableau ci-dessous lorsqu’il s’est formé 0,2 mol de CO2 ( état 1 )

Équation bilan C + O2 CO2

Quantités de matière ( mol) nC n(O2) n(CO2)

Etat initial 1 3 0

Etat 1

Chaque fois qu’il se forme 1 molécule de CO2, il disparaît 1 atome de C; donc, s’il s’est formé 0,2 mole de CO2, il a disparu 0,2 mol de C.

Chaque fois qu’il se forme 1 molécule de CO2, il disparaît 1 molécule de O2 ; donc, s’il s’est formé 0,2 mole de CO2 il a disparu 0,2 mol de O2

1 - 0,2= 0,8

3 - 0,2= 2,8

0,2

3 ) Compléter le tableau ci-dessous lorsqu’il s’est formé 0,7 mol de CO2 ( état 2 )

Équation bilan C + O2 CO2

Quantités de matière ( mol) nC n(O2) n(CO2)

Etat initial 1 3 0

Etat 2

S’il s’est formé 0,7 mole de CO2, il a disparu : 0,7 mole de O2 et 0,7 mol de C

1 - 0,7= 0,3

3 - 0,7= 2,3

0,7

Exemple 2 :On fait réagir 1 mole de magnésium Mg et 1 mol d’ions H+. Il se forme des ions Mg2+ et du dihydrogène H2.

1 ) Compléter le tableau ci-dessous.

n(Mg)

Équation bilan

Etat initial

n(H2)n(Mg2+)n(H+)Quantités de matière ( mol)

L’équation bilan doit être équilibrée!!!!

Mg + H+ Mg2+ + H2

2

1 1 0 0

2 ) Compléter le tableau ci-dessous lorsqu’il s’est formé 0,3 mol de H2 ( état 1 )

Chaque fois qu’il se forme 1 molécule de H2, il se forme 1 ion Mg2+

Donc, s’il s’est formé 0,3 mole de H2, il s’est formé 0,3 mole de Mg2+

Équation bilan

Mg + 2 H+ Mg2+ + H2

Quantités de matière ( mol)

n(Mg) n(H+) n(Mg2+) n(H2)

Etat initial 1 1 0 0

Etat 10,30,3

2 ) Compléter le tableau ci-dessous lorsqu’il s’est formé 0,3 mol de H2 ( état 1 )

Chaque fois qu’il se forme 1 molécule de H2, il disparaît 1 atome de Mg et 2 ions H+.

Donc, s’il s’est formé 0,3 mole de H2, il a disparu : 0,3 mole de Mg et 2 0,3 mol d’ions H+

Équation bilan

Mg + 2 H+ Mg2+ + H2

Quantités de matière ( mol)

n(Mg) n(H+) n(Mg2+) n(H2)

Etat initial 1 1 0 0

Etat 10,30,3

1- 0,3= 0,7

1- 2 0,3

= 0,4

On a ainsi fait un « bilan de matière »

3 ) Compléter le tableau ci-dessous lorsque 0,5 mol de Mg a réagi ( état 2 )

Si 0,5 mole de Mg a réagi, il s’est formé 0,5 mole de Mg2+ et 0,5 mole de H2

Équation bilan

Mg + 2 H+ Mg2+ + H2

Quantités de matière ( mol)

n(Mg) n(H+) n(Mg2+) n(H2)

Etat initial 1 1 0 0

Etat 2 0,50,51- 0,5= 0,5

3 ) Compléter le tableau ci-dessous lorsque 0,5 mol de Mg a réagi ( état 2 )

Si 0,5 mole de Mg a réagi, il a disparu : et 2 0,5 mol d’ions H+

Équation bilan

Mg + 2 H+ Mg2+ + H2

Quantités de matière ( mol)

n(Mg) n(H+) n(Mg2+) n(H2)

Etat initial 1 1 0 0

Etat 2

La réaction s’arrête car il n’y a plus d’ions H+.

L’ ion H+ est le réactif limitant

0,50,51- 0,5= 0,5

1- 2 0,5

= 0

Exemple 3 :On fait réagir 0,8 mole d’éthanol C2H6O et 5 mol de dioxygène O2. Il se forme du dioxyde de carbone CO2 et de l’eau H2O.

1 ) Compléter le tableau ci-dessous.

Équation bilan

Etat initial

L’équation bilan doit être équilibrée!!!!

C2H6O + O2 CO2 + H2O

323

0050,8

2 ) Faire le bilan de matière lorsque x mol de C2H6O ont réagi. ( état « intermédiaire » )

Chaque fois qu’une molécule de C6H6O réagit, il se forme 2 molécules CO2 et 3 molécules H2O

2 x

0,8-x

Etat initial

Équation bilan

Etat intermédiaire

C2H6O + O2 CO2 + H2O

323

0050,8

3 x

2 ) Faire le bilan de matière lorsque x mol de C2H6O ont réagi. ( état « intermédiaire » )

Chaque fois qu’une molécule de C6H6O réagit, il disparaît 3 molécules O2

2 x

0,8-x 5- 3 x

Etat initial

Équation bilan

Etat intermédiaire

C2H6O + O2 CO2 + H2O

323

0050,8

3 x

x ( mol) : « avancement de la réaction »

Exemple 4 : 1 ) Compléter le tableau ci-dessous.

xEtat intermédiaire

031 x = Etat initial

C + O2 CO

Équation bilan

2x

2

0

3 -x1- 2 x

2

2 ) Calculer l’avancement maximal et compléter le tableau d’avancement ci-dessous ( en mol)

Équation bilan

C + O2 CO

Etat initial x = 1 3 0

Etat intermédiaire x

Etat final xmax=

2x

2

0

3 -x1- 2 x

2

Si C est le réactif limitant : 1- 2 xmax= 0 xmax= 0,5 mol

1- 2

xmax

= 0

3 –

xmax

= 2,5

2xmax = 1

0,5

Si O2 est le réactif limitant : 3- xmax= 0 xmax= 3 molOn garde la plus petite valeur : xmax = 0,5 mol

Vous avez réalisé un « tableau d’avancement »