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Formation chimie STI2D
Les tableaux d’avancement
04/03/2011
Formation chimie STI2D
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
Formation chimie STI2D
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.
Formation chimie STI2D
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
Formation chimie STI2D
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
Formation chimie STI2D
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 en cours de transformation x
Etat final xf
04/03/2011
Formation chimie STI2D
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 0,25 0,40 0 0
Etat en cours de transformation x
Etat final xf
04/03/2011
Formation chimie STI2D
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 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
Formation chimie STI2D
Exemple 1
Avancement CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (g)
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 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
Formation chimie STI2D
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 0,25 0,40 0 0
Etat en cours de transformation x 0,25 - x 0,40 - 2x x 2x
Etat final xf0,25-xf = 0,05 0 xf = 0,20 xf = 0,40
04/03/2011
Formation chimie STI2D
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
Formation chimie STI2D
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.
a. Identifier les réactifs et les produits de la réaction
Les réactifs : Al (s) et S (s)Le produit : Al2S3 (s)
b. Écrire l’équation de la réaction et ajuster les nombres stœchiométriques
Al (s) + S (s) → Al2S3 (s)
2 Al (s) + 3 S (s) → Al2S3 (s)
04/03/2011
Formation chimie STI2D
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
Formation chimie STI2D
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
Formation chimie STI2D
Exemple 2
Avancement 2 Al (s) + 3 S (s) → Al2S3 (s)
Etat initial x = 0 0,40 0,30 0
Etat en cours de transformation
x
Etat final xf
04/03/2011
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
Formation chimie STI2D
Exemple 2
Avancement 2 Al (s) + 3 S (s) → Al2S3 (s)
Etat initial x = 0 0,40 0,30 0
Etat en cours de transformation
x 0,40 - 2x 0,30 - 3x x
Etat final xf
04/03/2011
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
Formation chimie STI2D
Exemple 2
Avancement 2 Al (s) + 3 S (s) → Al2S3 (s)
Etat initial x = 0 0,40 0,30 0
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
Formation chimie STI2D
Exemple 2
Avancement 2 Al (s) + 3 S (s) → Al2S3 (s)
Etat initial x = 0 0,40 0,30 0
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
Formation chimie STI2D
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
Formation chimie STI2D
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
Formation chimie STI2D
Exemple 3
04/03/2011
Avancement Fe(s) + 2 H3O+(aq) → Fe2+(aq) + H2(g) + 2 H2O
Etat initial x = 0 0,018 0,04 0 0SolvantGde qté
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
Formation chimie STI2D
Exemple 3
04/03/2011
Avancement Fe(s) + 2 H3O+(aq) → Fe2+(aq) + H2(g) + 2 H2O
Etat initial x = 0 0,018 0,04 0 0SolvantGde qté
En cours de réaction x 0,018 - x 0,04 – 2x x x
SolvantGde qté
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
Formation chimie STI2D
Exemple 3
04/03/2011
Avancement Fe(s) + 2 H3O+(aq) → Fe2+(aq) + H2(g) + 2 H2O
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
Formation chimie STI2D
Exemple 3
04/03/2011
AvancementFe(s) + 2 H3O+(aq) → Fe2+(aq) + H2(g) + 2 H2O
Etat initial x = 0 0,018 0,04 0 0SolvantGde qté
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
Formation chimie STI2D
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
Formation chimie STI2D
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 les réactifs et les produits de la réaction
Les réactifs : C3H8 (g) et O2 (g)Les produits : CO2 (g) et H2O (g)
b. Écrire l’équation de la réaction et ajuster les nombres stœchiométriques
C3H8 (g) + O2 (g) → CO2 (g) + H2O (g)
C3H8 (g) + 5 O2 (g) → 3 CO2 (g) + 4 H2O (g)04/03/2011
Formation chimie STI2D
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
Formation chimie STI2D
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 en cours de transformation x
Etat final xf
04/03/2011
Formation chimie STI2D
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
Avancement C3H8 (g) + 5 O2 (g) → 3 CO2 (g) + 4 H2O (g)
Etat initial x = 0 0,050 0,080 0 0
Etat en cours de transformation x
Etat final xf
04/03/2011
Formation chimie STI2D
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
Avancement C3H8 (g) + 5 O2 (g) → 3 CO2 (g) + 4 H2O (g)
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
Formation chimie STI2D
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
Avancement C3H8 (g) + 5 O2 (g) → 3 CO2 (g) + 4 H2O (g)
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
Formation chimie STI2D
Exemple 4
Avancement C3H8 (g) + 5 O2 (g) → 3 CO2 (g) + 4 H2O (g)
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 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
Formation chimie STI2D
Exemple 4
Avancement C3H8 (g) + 5 O2 (g) → 3 CO2 (g) + 4 H2O (g)
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 0,034 0 0,048 0,064
04/03/2011
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