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CHAPITRE 7
LES RÉACTIONS CHIMIQUES ET LA
STOECHIOMÉTRIE
7.1 – La stoechiométrie
7.2 – Les réactifs limitants et les réactifs en excès
7.3 – Les rendements des réactions
7.1 – La stoechiométrie
C’est quoi?
7.1 – La stoechiométrie
C’est la relation entre les particules (molécules ou
atomes). Les coefficients devant les composés
moléculaires indiquent combien d’atomes et/ou de
molécules participent à la réaction.
Ex. N2 + 3H2 → 2NH3
1 molécule + 3 molécules → 2 molécules
de N2 de 3H2 → de NH3
Les rapports entre les particules
On peut aussi l’exprimer selon un rapport :
1 mol de N2 : 3 mol de H2 : 2 mol de NH3
3 mol de N2 : 9 mol de H2 : 6 mol de NH3
Les rapports entre les particules
On peut multiplier par n’importe quel chiffre pour
garder le même rapport
Ex.
Si on veut 20 mol de NH3 x 1mol de N2 =10 mol de N2
2 mol de NH3
Donc, les rapports sont :
10 mol de N2 : 30 mol de H2 : 20 mol de NH3
Les rapports molaires dans les
équations chimiques
Les rapports molaires peuvent être écrits en moles ou en particules
1 mol de N2 : 3 mol de H2 : 2 mol de NH3
1 molécule de N2 : 3 molécules de H2 : 2 molécules de NH3
Rappel : N = n x NA
En multipliant chaque rapport (1: 3 : 2) par la constante d’Avogadro, NA, on obtient :
1 mol x NA molécules de N2 : 3 mol x NA molécules de H2
: 2 mol x NA molécules de NH3
Les différents rapports entre les réactifs
Il est important de connaître les quantités relatives
des réactifs. En variant les rapports molaires entre
les réactifs, on obtient des produits différents.
Ex. C + O2 → CO2
et
2C + O2 → 2CO
Les rapports de masse dans les
équations chimiques
Les coefficients d’une équation chimique équilibrée
représentent aussi bien des moles que des
particules. On peut se servir des rapports molaires
des réactifs et des produits pour déterminer les
rapports.
Exemple - Les renseignements contenus
dans une équation chimique équilibrée
Les calculs stœchiométriques des masses
Lorsque tu connais les quantités d’une substance
dans une réaction chimique (# particules, moles, en
masse), tu peux calculer la quantité de n’importe
quelle autre substance de la réaction (en particules,
en moles, en masse) à l’aide des renseignements
contenues dans l’équation chimique équilibré.
La stœchiométrie : - l’étude des quantités relatives
des réactifs et des produits dans une réaction
chimique.
La stoechiométrie
Ex. Si on a 1,06 x 103 g de CO2, combien de LiOH
est nécessaire pour compléter la réaction.
CO2 (g) + 2LiOH (g) → Li2CO3 (s) + H2O (g)
Rapport molaire CO2 : LiOH : Li2CO3 : H2O
1 : 2 : 1 : 1
Masse molaire 44 g/mol 24 g/mol
La stoechiométrie
n = m/M = 1,06 x 103 g / 44 g/mol = 22,72 mol de CO2
CO2 : LiOH
1 : 2
22,72 : x
Donc, X = 22,72 mol x 2 = 45,44 mol de LiOH
Pour la masse, on convertit 45,44 mol de LiOH en g,
m = n x M = 45,44 x 24 g/mol = 1,09 x 103 g LiOH
Exercice de pratique en classe
p.298, #5 à 7
p.300, #11 à 15
P.304, #21 à 24
Des stratégies pour résoudre des
problèmes stœchiométriques
1. Écris l’équation chimique équilibré de la réaction
2. Si tu connais la masse ou le # de particules d’une
substance, convertis les en # de moles
3. Calcule le # de moles de la substance requise
d’après le rapport molaire de l’équation chimique
équilibré.
4. Convertis le # de moles de la substance requise en
masse ou en # de particules selon la question
7.2 – Les réactifs limitants/en excès
Exemple
7.2 – Les réactifs limitants/en excès
Lorsqu’une réaction est complète, il ne reste aucune
quantité de réactifs. Dans la pratique, des
quantités de réactifs sont souvent en trop.
Ça arrive couramment qu’on se retrouve avec un ou
plusieurs réactifs en excès.
La détermination du réactif limitant
Le réactif qui est entièrement utilisé au cours d’une
réaction est le réactif limitant.
Le réactif qui reste est le réactif en excès.
La détermination du réactif limitant
Ex. Li3N (s) + 3H2O (l) → NH3 (g) + 3LiOH (aq)
4,87 g 5,80 g
Quel est le réactif limitant?
La détermination du réactif limitant
Rapport molaire Li3N (s) : H2O (l)
1 : 3
Masse molaire 35 g/mol : 18,02 g/mol
n = m/M = 4,87/35 5,80/18,02
0,14 mol 0,32 mol
Rapport = 0,14 x 3 = 0,42 mol H2O
Donc H2O est le réactif limitant.
Utiliser le réactifs limitant pour trouver
la quantité de produits
Voici les étapes:
Écris une équation chimique équilibré
Détermine le réactif limitant et exprime le sous la forme
de moles
Calcule la quantité de la substance requise d’après la
quantité du réactif limitant
Convertis la quantité de la substance requise en masse
ou en particules, selon la question
Exemple
Exemple
Étape 1 – Écris une équation chimique équilibré
1 g 2,60 x 1023 molécules
Étape 2 - Détermine le réactif limitant et exprime le sous
la forme de moles
Exemple
Exemple
Étape 3 et 4
La masse du décaoxyde de phosphore (IV) est 2,29 g.
Exercice de pratique en classe
p.309, #31 à 34
P.311, #40 à 45
7.3 – Le rendement des réactions
Quand on parle de rendement dans une réaction, il faut indiquer si c’est le rendement théorique ou le rendement réel
Le rendement théorique: - C’est la quantité de produit prédite à l’aide de la stœchiométrie
Mais il ne correspond pas toujours à la quantité de produit réellement obtenue
Le rendement réel: - C’est la quantité produite obtenue de façon expérimentale
Pourquoi le rendement réel est
différent du rendement théorique
Des techniques plus ou moins imparfaites pour
recueillir les produits
Une réaction concurrente (une réaction qui se
déroule en même temps que la réaction principale)
L’impureté des réactifs
Le calcul du % de rendement
% de rendement = Rendement réel x 100%
Rendement théorique
Le calcul du % de rendement
Énoncé du problème
Le calcul du % de rendement
Donnée
Application de la démarche
Le calcul du % de rendement
Énoncé du problème
Le calcul du % de rendement
Données
Le calcul du % de rendement
Application de la démarche
Les applications du % de rendement
Le % de rendement est important dans le domaine
de la chimie industrielle et dans le domaine de la
pharmacie – Pourquoi?
Au niveau laboratoire, un % de rendement faible
n’est pas important mais à l’échelle industriel, peu
de produits peut représenter un énorme coût
Les ingénieurs chimiques qui travaillent avec des
milliers de kilogrammes de réactifs veulent
maximiser le rendement des réactions
Exercice de pratique en classe
p.319, #51 à 54
