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Équations chimiques Équilibres et réactivité I Chapitre 2 – Réactions chimiques Équations chimiques Équilibres et réactivité I

Équations chimiquesphotochemistry.epfl.ch/ERC/Slides_2_1.pdfMOOC-Title Équations chimiques –Équilibrage Équilibres et réactivité I Lois de conservation 1) Conservation du nombre

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Équations chimiques

Équilibres et réactivité IChapitre 2 – Réactions chimiques

MOOC-Title

Équations chimiques

Équilibres et réactivité I

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MOOC-Title

Équations chimiques

Équilibres et réactivité I

réactifs produits →

A + B + C + … → D + E + F + …

Forme générale réactifs produits =

MOOC-Title

Équations chimiques

Équilibres et réactivité I

réactifs produits →

Exemple: 2 Al + 6 HCl 2 AlCl3 + 3 H2→

Équation-bilan avec coefficients stœchiométriques

a A + b B + c C + … → d D + e E + f F + …

Forme générale réactifs produits =

Al + 3 HCl AlCl3 + 3/2 H2→

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Équations chimiques

Équilibres et réactivité I

réactifs produits →

Exemple: 2 Al + 6 HCl 2 AlCl3 + 3 H2→

Exemple: 2 Al (s) + 6 HCl (aq) 2 AlCl3 (aq) + 3 H2 (g)→ (s) solide, (l) liquide, (g) gaz, (sol) en solution, (aq) en solution aqueuse

Équation-bilan avec coefficients stœchiométriques

Équation-bilan avec indication de l’état physique

a A + b B + c C + … → d D + e E + f F + …

Forme générale réactifs produits =

Al + 3 HCl AlCl3 + 3/2 H2→

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Équations chimiques – Équilibrage

Équilibres et réactivité I

Lois de conservation1) Conservation du nombre d’atomes de chaque élément2) Conservation de la charge globale

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Équations chimiques – Équilibrage

Équilibres et réactivité I

Lois de conservation1) Conservation du nombre d’atomes de chaque élément2) Conservation de la charge globale

Équilibrage de l’équation-bilanExemple 1 a C5H10N2O3 + b O2 → c CO2 + d H2O + e NO2

bilan de C :bilan de H :bilan de N :bilan de O :

c = 5 a a = 1 � c = 52 d = 10 a a = 1 � d = 5e = 2 a a = 1 � e = 22 b + 3 a = 2 c + d + 2 e a = 1 � b = 8

� C5H10N2O3 + 8 O2 → 5 CO2 + 5 H2O + 2 NO2

MOOC-Title

Principe: • établir un système de n–1 équations linéaires à n inconnues• résoudre algébriquement le système d’équations

Équations chimiques – Exemple 1

Équilibres et réactivité I

Équilibrage de l’équation-bilan

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MOOC-Title

Principe: • établir un système de n–1 équations linéaires à n inconnues• résoudre algébriquement le système d’équations

Équations chimiques – Exemple 1

Équilibres et réactivité I

Équilibrage de l’équation-bilan

Exemple 2 a Al + b H+ → c Al3+ + d H2

bilan de H :a = cb = 2 d

4 inconnues � établir un système de 4–1 = 3 équationsbilan de Al :

MOOC-Title

Principe: • établir un système de n–1 équations linéaires à n inconnues• résoudre algébriquement le système d’équations

Équations chimiques – Exemple 1

Équilibres et réactivité I

Équilibrage de l’équation-bilan

Exemple 2 a Al + b H+ → c Al3+ + d H2

bilan de H :bilan de charges :

a = cb = 2 d

� 2 Al + 6 H+ → 2 Al3+ + 3 H2

4 inconnues � établir un système de 4–1 = 3 équationsbilan de Al :

b = 3 c a = 1 � c = 1 � b = 3 � d = 3/2 a = 2 � c = 2 � b = 6 � d = 3

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Équations chimiques – Stœchiométrie

Équilibres et réactivité I

C5H10N2O3 + 8 O2

→ 5 CO2 + 5 H2O + 2 NO2

m (C5H10N2O3) = 10.000 g

m (O2) = ?m (CO2) = ?

m (H2O) = ?m (NO2) = ?

MOOC-Title

Équations chimiques – Stœchiométrie

Équilibres et réactivité I

Exemple 1 : C5H10N2O3 + 8 O2 → 5 CO2 + 5 H2O + 2 NO2

C5H10N2O3

O2

CO2

Composé Coeff.stœchio.

n = m / M[ mol ]m [ g ]

185

H2ONO2

52

M [ g mol–1 ]

10,000

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Équations chimiques – Stœchiométrie

Équilibres et réactivité I

C 12,0107

6

O15.9994

8

H1,00794

24

N14,0067

7M (C5H10N2O3) = 146,1445 g mol–1 ]

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Équations chimiques – Stœchiométrie

Équilibres et réactivité I

Exemple 1 : C5H10N2O3 + 8 O2 → 5 CO2 + 5 H2O + 2 NO2

C5H10N2O3

O2

CO2

Composé Coeff.stœchio.

n = m / M[ mol ]m [ g ]

185

H2ONO2

52

M [ g mol–1 ]

10,000 146,1445 6,8425 ×10–2

44,0095 3,4213 ×10–115,0570

×5

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Équations chimiques – Stœchiométrie

Équilibres et réactivité I

Exemple 1 : C5H10N2O3 + 8 O2 → 5 CO2 + 5 H2O + 2 NO2

C5H10N2O3

O2

CO2

Composé Coeff.stœchio.

n = m / M[ mol ]m [ g ]

185

H2ONO2

52

M [ g mol–1 ]

10,000 146,1445 6,8425 ×10–2

31,998844,0095

5,4740 ×10–1

3,4213 ×10–1

17,516115,0570

×8

MOOC-Title

Équations chimiques – Stœchiométrie

Équilibres et réactivité I

Exemple 1 : C5H10N2O3 + 8 O2 → 5 CO2 + 5 H2O + 2 NO2

C5H10N2O3

O2

CO2

Composé Coeff.stœchio.

n = m / M[ mol ]m [ g ]

185

H2ONO2

52

M [ g mol–1 ]

10,000 146,1445 6,8425 ×10–2

31,998844,009518,015346,0055

5,4740 ×10–1

3,4213 ×10–1

3,4213 ×10–1

1,3685 ×10–16,2958

17,516115,0570

6,1636

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Équations chimiques – Stœchiométrie

Équilibres et réactivité I

Exemple 1 : C5H10N2O3 + 8 O2 → 5 CO2 + 5 H2O + 2 NO2

C5H10N2O3

O2

CO2

Composé Coeff.stœchio.

n = m / M[ mol ]m [ g ]

185

H2ONO2

52

10,000 6,8425 ×10–2

5,4740 ×10–1

3,4213 ×10–1

3,4213 ×10–1

1,3685 ×10–16,2958

17,516115,0570

6,1636

27,5161 g

27,5164 g

m∑

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Équations chimiques – Réactif limitant

Équilibres et réactivité I

C5H10N2O3 + 8 O2 → …Réactifs :

n (O2) = 8 n (C5H10N2O3)• Mélange stœchiométrique :

• Mélange non-stœchiométrique :réactif limitant�

n (C5H10N2O3) = 1/8 n (O2)

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Équations chimiques – Réactif limitant

Équilibres et réactivité I

Exemple 2 : C5H10N2O3 + 8 O2 → 5 CO2 + 5 H2O + 2 NO2

On brûle 10,000 g de C5H10N2O3 en présence de 10,000 g de O2 .Quelle masse de CO2 la réaction de combustion produit-elle ?

MOOC-Title

Équations chimiques – Réactif limitant

Équilibres et réactivité I

Exemple 2 : C5H10N2O3 + 8 O2 → 5 CO2 + 5 H2O + 2 NO2

On brûle 10,000 g de C5H10N2O3 en présence de 10,000 g de O2 .Quelle masse de CO2 la réaction de combustion produit-elle ?

n (C5H10N2O3) = m (C5H10N2O3) / M (C5H10N2O3) = 10,000 / 146,1445 = 0,0684 mol n (O2) stoechiométrique : n (O2) = n (C5H10N2O3) × 8 = 0,5474 mol

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Équations chimiques – Réactif limitant

Équilibres et réactivité I

Exemple 2 : C5H10N2O3 + 8 O2 → 5 CO2 + 5 H2O + 2 NO2

On brûle 10,000 g de C5H10N2O3 en présence de 10,000 g de O2 .Quelle masse de CO2 la réaction de combustion produit-elle ?

n (C5H10N2O3) = m (C5H10N2O3) / M (C5H10N2O3) = 10,000 / 146,1445 = 0,0684 mol

n (O2) effectif : n (O2) = m (O2) / M (O2) = 10,000 / 31,9988 = 0,3125 mol n (O2) stoechiométrique : n (O2) = n (C5H10N2O3) × 8 = 0,5474 mol

� O2 réactif limitant ; C5H10N2O3 réactif en excès

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Équations chimiques – Réactif limitant

Équilibres et réactivité I

Exemple 2 : C5H10N2O3 + 8 O2 → 5 CO2 + 5 H2O + 2 NO2

On brûle 10,000 g de C5H10N2O3 en présence de 10,000 g de O2 .Quelle masse de CO2 la réaction de combustion produit-elle ?

n (C5H10N2O3) = m (C5H10N2O3) / M (C5H10N2O3) = 10,000 / 146,1445 = 0,0684 mol

n (O2) effectif : n (O2) = m (O2) / M (O2) = 10,000 / 31,9988 = 0,3125 mol n (O2) stoechiométrique : n (O2) = n (C5H10N2O3) × 8 = 0,5474 mol

n (CO2) effectif : n (CO2) = 5/8 n (O2) = 0,1953 molm (CO2) produit : m(CO2) = n(CO2)× M(CO2) = 8,5951 g .

O2 réactif limitant:

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Équations chimiques

Équilibres et réactivité I