Les tableaux davancement 04/03/2011Formation chimie STI2D

Formation chimie STI2D

Les tableaux d’avancement

04/03/2011


Le tableau d’avancement

Pour quoi faire ?Faire un bilan de matière pour :Déterminer des quantités de produits formés au cours d’une réaction chimiqueDéterminer des quantités de réactifs consommésSavoir si un réactif en excès Si oui, lequel ? En quelle quantité ?

04/03/2011

Avancement Equation de réaction

Etat initial x = 0

Etat en cours de transformation x

Etat final xf


Le tableau d’avancement

04/03/2011

Comment faire ?Identifier les réactifs et les produits de la réactionEcrire l’équation de la réaction en ajustant les nombres stœchiométriquesFaire un tableau d’avancement en précisant l’état initial, l’état en cours de réaction et l’état finalPréciser les quantités connues des produits et / ou des réactifs dans l’état initial et dans l’état finalFaire apparaître l’avancement en cours de réactionDéterminer l’avancement de la réaction dans l’état finalDéterminer les inconnues pour répondre à la question posée

Exemple 1La combustion complète de 0,25 mole de méthane (CH4) avec 0,40 mole de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de l’eau. Déterminer les quantités de produits formés.


Exemple 1

La combustion complète de 0,25 mole de méthane (CH4) avec 0,40 mole de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de l’eau. Les produits et les réactifs sont tous gazeux.

a. Identifier et donner les formules des réactifs et des produits de la réaction

b. Ecrire l’équation de la réaction et ajuster les nombres stœchiométriques

c. Déterminer le réactif limitantd. En déduire les quantités de matière des différentes espèces

chimiques présentes en fin de réaction.

04/03/2011


Exemple 1

La combustion complète de 0,25 mole de méthane (CH4) avec 0,40 mole de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de l’eau. Les produits et les réactifs sont tous gazeux.

a. Identifier les réactifs et les produits de la réaction

Les réactifs : CH4 (g) et O2 (g)Les produits : CO2 (g) et H2O (g)

b. Écrire l’équation de la réaction et ajuster les nombres stœchiométriques

CH4 (g) + O2 (g) → CO2 (g) + H2O (g)

CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (g)

04/03/2011


Exemple 1

La combustion complète de 0,25 mole de méthane (CH4) avec 0,40 mole de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de l’eau.

Avancement CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (g)

Etat initial x = 0


Etat final xf

04/03/2011


Exemple 1



Etat initial x = 0 0,25 0,40 0 0


Etat final xf

04/03/2011


Exemple 1



Etat initial x = 0 0,25 0,40 0 0

Etat en cours de transformation x 0,25 - x 0,40 - 2x x 2x

Etat final xf

04/03/2011


Exemple 1


Etat initial x = 0 0,25 0,40 0 0


Etat final xf 0,25 - xf 0,40 - 2xf xf 2xf

La réaction s’arrête lorsque l’un des réactifs a été entièrement consommé.Pour CH4 : 0,25 – xmax= 0 soit xmax= 0,25 molPour O2 : 0,40 – 2xmax= 0 soit xmax= 0,20 molOn prend la plus petite valeur de xmax soit xmax= 0,20 mol

Dans l’état final n f(CH4) = 0,25 – xmax = 0,05 moln f(O2) = 0,40 – 2xmax = 0 mol ; n f(CO2) = xmax = 0,20 mol et n f(H2O ) = 2xmax = 0,40 mol

Le réactif imitant est donc le dioxygène O2

04/03/2011


Exemple 1



Etat initial x = 0 0,25 0,40 0 0


Etat final xf0,25-xf = 0,05 0 xf = 0,20 xf = 0,40

04/03/2011


Exemple 2

On réalise un mélange de 10,8 g d’aluminium et de 9,6 g de soufre. La réaction, déclenchée par un ruban de magnésium enflammé, entraine la formation de sulfure d’aluminium de formule Al2S3 solide.On donne : M(Al) = 27 g.mol-1 ; M(S) = 32 g.mol-1

a. Identifier les réactifs et les produits de la réactionb. Écrire l’équation de la réactionc. Déterminer le réactif limitantd. Déterminer la composition molaire du mélange en fin de

réaction

04/03/2011


Exemple 2

On réalise un mélange de 10,8 g d’aluminium et de 9,6 g de soufre. La réaction, déclenchée par un ruban de magnésium enflammé, entraine la formation de sulfure d’aluminium de formule Al2S3 solide.


Les réactifs : Al (s) et S (s)Le produit : Al2S3 (s)


Al (s) + S (s) → Al2S3 (s)

2 Al (s) + 3 S (s) → Al2S3 (s)

04/03/2011


Exemple 2On réalise un mélange de 10,8 g d’aluminium et de 9,6 g de soufre. La réaction, déclenchée par un ruban de magnésium enflammé, entraine la formation de sulfure d’aluminium de formule Al2S3 solide.On donne : M(Al) = 27 g.mol-1 ; M(S) = 32 g.mol-1

2 Al (s) + 3 S (s) → Al2S3 (s)

c. Déterminer le réactif limitant

Calculons le nombre de mole de chacun des réactifs dans l’état initial :Pour Al : M(Al) = 27 g.mol-1

n i(Al) = m(Al) / M(Al) n i(Al) = 10,8 / 27 = 0,40 mol

Pour S : M(S) = 32 g.mol-1

n i(S) = m(S) / M(S) n i(S) = 9,6 / 32 = 0,30 mol

04/03/2011


Exemple 2

On réalise un mélange de 10,8 g d’aluminium et de 9,6 g de soufre.n i(Al) = 0,40 moln i(S) = 0,30 mol

Avancement 2 Al (s) + 3 S (s) → Al2S3 (s)

Etat initial x = 0

Etat en cours de transformation

x

Etat final xf

04/03/2011


Exemple 2


Etat initial x = 0 0,40 0,30 0


x

Etat final xf

04/03/2011



Exemple 2




x 0,40 - 2x 0,30 - 3x x

Etat final xf

04/03/2011



Exemple 2



Etat en cours de transformation x 0,40 - 2x 0,30 - 3x x

Etat final xf 0,40 - 2xmax 0,30 - 3xmax xmax

La réaction s’arrête lorsque l’un des réactifs a été entièrement consommé.Pour Al : 0,40 – 2xmax= 0 soit xmax= 0,20 molPour S : 0,30 – 3xmax= 0 soit xmax= 0,10 molOn prend la plus petite valeur de xmax soit xmax= 0,10 mol

Dans l’état final n f(Al) = 0,40 – 2xmax = 0,20 moln f(S) = 0,30 – 3xmax = 0 mol et n f(Al2S3) = xmax = 0,10 mol

Le réactif imitant est donc le soufre S

04/03/2011


Exemple 2



Etat en cours de transformation x 0,40 - 2x 0,30 - 3x x

Etat final xf 0,20 0 0,10

04/03/2011

Formation chmie ST2I

Exemple 3

On introduit 1,0 g de fer métallique dans un volume V = 20 mL d’une solution d’acide chlorhydrique (H3O+ + Cl-) de concentration c = 2,0 mol.L-1. On observe un dégagement de dihydrogène et l’apparition d’une couleur verte due aux ions Fe2+. Il se forme également de l’eau.On donne : m(Fe) = 55,8 g.mol-1

a. Écrire l’équation de la réaction et ajuster les nombres stœchiométriques

b. Quel est le réactif limitant ?c. Déterminer les quantités de matière de chacune des

espèces chimiques mises en jeu en fin de réaction.Fe(s) + H3O+(aq) → Fe2+(aq)+ H2(g)+ H2O22


Exemple 3

04/03/2011

On introduit 1,0 g de fer métallique dans un volume V = 20 mL d’une solution d’acide chlorhydrique (H3O+ + Cl-) de concentration c = 2,0 mol.L-1.On donne : m(Fe) = 55,8 g.mol-1

Calculons le nombre de mole de chacun des réactifs dans l’état initial :Pour Fe : M(Fe) = 55,8g.mol-1

n i(Fe) = m(Fe) / M(Fe) n i(Fe) = 1,0 / 55,8 = 0,018 mol

Pour H3O+ :n i(H3O+) = [H3O+].V = c.Vn i(H3O+) = 2,0 . 0,02 = 0,04 mol

Fe(s) + 2 H3O+ (aq) → Fe2+ (aq) + H2(g) + 2 H2O


Exemple 3

04/03/2011

Avancement Fe(s) + 2 H3O+(aq) → Fe2+(aq) + H2(g) + 2 H2O

Etat initial x = 0

En cours de réaction x

Etat final xf

On introduit 1,0 g de fer métallique dans un volume V = 20 mL d’une solution d’acide chlorhydrique (H3O+ + Cl-) de concentration c = 2,0 mol.L-1. ni(Fe) = 0,018 molni(H3O+) = 0,04 mol


Exemple 3

04/03/2011


Etat initial x = 0 0,018 0,04 0 0SolvantGde qté

En cours de réaction x

Etat final xf



Exemple 3

04/03/2011



En cours de réaction x 0,018 - x 0,04 – 2x x x

SolvantGde qté

Etat final xf



Exemple 3

04/03/2011


Etat initial x = 0 0,018 0,04 0 0 SolvantGde qté

En cours de réaction x 0,018 - x 0,04 – 2x x x Solvant

Gde qté

Etat final xf 0,018 - xf 0,04 – 2xf xf xfSolvantGde qté

La réaction s’arrête lorsque l’un des réactifs a été entièrement consommé.Pour Fe : 0,018 –xmax= 0 soit xmax= 0,018 molPour H3O+ : 0,04 – 2xmax= 0 soit xmax= 0,02 molOn prend la plus petite valeur de xmax soit xmax= 0,018 mol

Dans l’état final n f(Fe) = 0,018 – xmax = 0 moln f(H3O+) = 0,04 – 2xmax = 0,004 mol ; n f(Fe2+) = xmax = 0,018 mol ;n f(H2) = xmax = 0,018 mol

Le réactif imitant est donc le fer


Exemple 3

04/03/2011

AvancementFe(s) + 2 H3O+(aq) → Fe2+(aq) + H2(g) + 2 H2O


En cours de réaction x 0,018 - x 0,04 – 2x x x

SolvantGde qté

Etat final xf0,018 – xf

= 00,04 – 2xf

= 0,004xf

= 0,018xf

= 0,018SolvantGde qté


Exemple 4

La combustion complète de 2,2 g de propane (C3H8) dans 2,0 litres de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de l’eau. Les produits et les réactifs sont tous gazeux. Dans les conditions de l’expérience, le volume molaire est Vm = 25 L.mol-1.

a. Identifier et donner les formules des réactifs et des produits de la réaction

b. Écrire l’équation de la réactionc. Déterminer le réactif limitantd. Déterminer la composition molaire du mélange en fin de réaction

04/03/2011


Exemple 4

La combustion complète de 2,2 g de propane (C3H8) dans 2,0 litres de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de l’eau. Les produits et les réactifs sont tous gazeux.Dans les conditions de l’expérience, le volume molaire est Vm = 25 L.mol-1.


Les réactifs : C3H8 (g) et O2 (g)Les produits : CO2 (g) et H2O (g)


C3H8 (g) + O2 (g) → CO2 (g) + H2O (g)

C3H8 (g) + 5 O2 (g) → 3 CO2 (g) + 4 H2O (g)04/03/2011


Exemple 4

La combustion complète de 2,2 g de propane (C3H8) dans 2,0 litres de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de l’eau. Les produits et les réactifs sont tous gazeux.Dans les conditions de l’expérience, le volume molaire est Vm = 25 L.mol-1. C3H8 (g) + 5 O2 (g) → 3 CO2 (g) + 4 H2O (g)

c. Remplir les deux premières lignes du tableau d’avancementCalculons le nombre de mole de chacun des réactifs dans l’état initial :Pour O2 : on donne le volume du gazn i(O2) = V(O2) / Vm n i(O2) = 2,0 / 25 = 0,080 mol

Pour S : M(C3H8) = 44 g.mol-1

n i(C3H8) = m(C3H8) / M(C3H8) n i(C3H8) = 2,2 / 44 = 0,050 mol

04/03/2011


Exemple 4

La combustion complète de 2,2 g de propane (C3H8) dans 2,0 litres de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de l’eau. Les produits et les réactifs sont tous gazeux.n(O2) = 0,080 mol et n(C3H8) = 0,050 mol

Avancement C3H8 (g) + 5 O2 (g) → 3 CO2 (g) + 4 H2O (g)

Etat initial x = 0


Etat final xf

04/03/2011


Exemple 4

La combustion complète de 2,2 g de propane (C3H8) dans 2 litres de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de l’eau. Les produits et les réactifs sont tous gazeux.n(O2) = 0,080 mol et n(C3H8) = 0,050 mol


Etat initial x = 0 0,050 0,080 0 0


Etat final xf

04/03/2011


Exemple 4



Etat initial x = 0 0,050 0,080 0 0

Etat en cours de transformation x 0,050 - x 0,080 – 5x 3x 4x

Etat final xf

04/03/2011


Exemple 4



Etat initial x = 0 0,050 0,080 0 0


Etat final xf

04/03/2011


Exemple 4


Etat initial x = 0 0,050 0,080 0 0


Etat final xf 0,050 - xmax 0,080 – 5xmax 3xmax 4xmax

La réaction s’arrête lorsque l’un des réactifs a été entièrement consommé.Pour C3H8 : 0,050 – xmax= 0 soit xmax= 0,050 molPour O2 : 0,080 – 5xmax= 0 soit xmax= 0,016 molOn prend la plus petite valeur de xmax soit xmax= 0,016 mol

Dans l’état final n f(C3H8) = 0,050 –xmax = 0,034 moln f(O2) = 0,080 – 3xmax = 0 mol n f(CO2) = 3xmax = 0,048 mol et n f(H2O) = 4xmax = 0,064 mol

Le réactif imitant est donc le dioxygène O2

04/03/2011


Exemple 4


Etat initial x = 0 0,050 0,080 0 0


Etat final xf 0,034 0 0,048 0,064

04/03/2011

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